Brevet FR2591047A1 — publié le 19870605

La présente invention se rapporte a un dispositif de commande pour un moteur a induction utilisant un onduleur du type à courant et, en particulier, a un circuit générateur de signaux de porte destiné a être utilisé dans un tel onduleur du type a courant dans ce genre de dispositif de commande. En général, un circuit' principal commue repré senté sur la Figure 1 était adapté pour être utilisé dans un dispositif de commande pour un moteur a induction ll a l'aide d'un onduleur du type à courant. Sur le dessin, on a représenté une source de puissance 1 à courant continu, un circuit filtrant 2, un hacheur 3, une réactance de lissage 4, un onduleur 5, un moteur a induction 6, des diodes de roue libre 7 et 8, et un interrupteur ac célération/frein 9. L'interrupteur 9, le hacheur 3 et l'onduleur 5 peuvent respectivement être initialement commandés en réponse 9 un signal d'accélération (non représenté), émis par un opérateur. Dans le circuit principal, lorsque l'interrupteur 9 est fermé et le hacheur 3 est mis en marche pour accélérer le moteur a induction 6, une énergie ou un courant provenant de la source de puissance 1 passe successivement a travers le hacheur 3, la réactance de lissage 4, l'onduleur 5, le moteur à induction 6 et l'interrupteur 9. D'un autre catie, en ce qui concerne le mode de commande du circuit principal en freinage dynamique ou le dispositif de commande représenté sur la Figure 1, auquel l'énergie ne peut pas être appliquée a partir d'une source de puissance extérieure lorsque le dispositif de commande est actionn8 pour l'exécution du freinage dynamique, le dispositif de commande est pré- alablement conditiônné pour un état d'accélération dans lequel de l'énergie peut être appliquée à ce dispositif partir-de la source de puissance 1, comme décrit plus haut, de sorte qu'un courant continu passe a travers deux phases (ou branches) de l'onduleur 5 pour exciter le moteur à induction 6 et, de cette façon, établir un champ magnétique fixe dans le moteur.Après l'établissement du flux magnétique, le courant continu revient en arrière en traversant successivement l'onduleur, la diode à roue libre 7, le circuit filtrant 2, la source de puissance 1, la diode a roue libre 8, la réactance de lissage 4 et onduleur 5 lorsque l'interrupteur 9 est ouvert. Le résultat est que le fonctionnement du dispositif de commande est commuté sur le mode de commande en freinage dynamique et que, en même temps, le fonctionnement de l'onduleur 5 est démarré à une fréquence de glissement prédéterminée (dans ce cas, une fréquence de valeur négative). Le fonctionnement du moteur à induction 6 est donc commuté sur le mode générateur. La Figure 2 montre un dispositif de commande classique ou circuit générateur de signaux de porte classique pour l'onduleur de type courant 5, qui a pour fonction de commuter le fonctionnement du moteur à induction 6 sur le mode générateur. Sur le dessin, on a représenté un oscillateur 10 destiné à recevoir un signal de fréquence de travail fOND de l'onduleur 5, qui est obtenu en soustrayant un signal de fréquence de glissement prédéterminé fgs d'un signal de fréquence de moteur fM (proportionnel au nombre de tours du moteur) qui a été détecté, l'oscillateur servant aussi å engendrer un train d'impulsions ayant une fréquence d'impulsions proportionnelle au signal fOND reçu ; un compteur 11 destiné à compter le train d'impulsions émis par l'oscillateur 10 et a engendrer un signal de phase dans lequel, lorsqu'un signal d'excitation en courant continu MCc est actif, un signal de phase correspondant à Oo (par exemple toutes les valeurs logiques des lignes de données n représentées par e sont égales a des zéros), est engendre, indépendammènt du train d'impulsions, pour appliquer de cette façon l'é- nergie de la source de puissance 1 au moteur a induction 6 tandis que, lorsque le signal Mcc est inactif, le fonctionnement est commuté sur le mode de freinage dynamique ; et un générateur 12 de signaux de porte destiné à engendrer des signaux de porte qui sont en voyés à l'onduleur du type a courant 5 en réponse au signal de phase sortant du compteur il et à un signal M. de mode de modulation de largeur d'impulsions MLI pour déterminer un mode MLI de l'onduleur 5. Le signal d'excitation en courant continu Mcc est actif immédiatement après qu'un signal de freinage a été engendré par l'opérateur et il est inactif lorsqu'un courant d'excitation en courant continu atteint une valeur prédéterminée. Le signal de mode MLI M. est fourni par les comparateurs COMP qui ont pour fonction de comparer le signal de fréquence'de travail fOND aux niveaux respectifs de sélection de mode MLI kl, k2 et k3 (qui sont liés par la relation kl > et sont déterminés par la caractéristique des commutateurs à semi-conducteur utilisés pour l'onduleur, ou pour le moteur à induction).Le générateur de signaux de porte 12 peut être constitué par une mémoire morte dans laquelle sont mémorisées des données de forme d'ondes, comme représenté sur la Figure 4 et comme on le décrit plus bas, et chacun des signaux de sortie U, V, W, X, Y, Z émis par l'unité 12 fait commuter la branche correspondante de l'onduleur 5 de l'un a l'autre de ses états actif et inactif. La Figure 3 montre des formes d'ondes des signaux représentés sur la Figure 2. Les Figures 4(a) et 4(b) montrent respectivement les signaux de porte dans un mode MLI 1 et dans un mode MLI "5", signaux qui sont émis par le générateur de signaux de porte 12. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif classique en se reportant aux Figures 1 à 4. Dans le mode de commande en freinage dynamique, comme première mesure, pour conditionner le moteur à induction dans l'état d'accélération dans lequel l'é- nergie peut être appliquée de la source d'énergie 1 au moteur, comme décrit plus haut et pour établir le flux magnétique dans ce moteur, le signal d'excitation en courant continu Mcc est actif.D'un autre caté, le train d'impulsions correspondant au signal de fréquence de fonctionnement fOND, c'est-à-dire le signal (fM f fg*) (od, comme décrit plus haut, fM est le si- gnal de fréquence du moteur ou le signal de vitesse réelle du moteur et f est le signal de fréquence de g glissement prédéterminée) sont émis par l'oscillateur 10 et, en même temps, le signal de mode MLI Mi est émis par l'un quelconque des comparateurs COMP en réponse a la valeur du signal de fréquence de fonctionnement fOND.De cette façon, en raison de l'état actif du signal d'excitation en courant continu Mccr la sortie de phase de l'unité compteur 11 reste 00, et le générateur de signaux de porte 12 continue a émettre les signaux de porte au point 00 sur la Figure 4(a), de sorte que les branches correspondantes "U" et "Y" de l'onduleur 5 représenté sur la Figure 1 sont dans les états actifs. De cette façon, le moteur a induction 6 entre dans le mode excitation en courant continu. Lorsque le flux magnétique est établi dans le mode d'excitation en courant continu, le dispositif de commande est commuté sur l'état de freinage dynamique et en même temps, le signal d'excitation en courant continu Mcc est inactif. Ensuite, le compteur 11 compte le train d'impulsions émis par l'oscillateur 10 et commence a engendrer un signal en forme de rampes représenté sur la Fig. 2, qui répète le changement en phase de O à 3600. En réponse a la phase ou au signal en forme de rampes issu du compteur 11 et au signal Mi de mode MLI, les signaux de porte voulus sont émis tour a tour par le générateur de signaux de porte 12 et sont ensuite appliqués aux branches correspondan- tes de l'onduleur 5.De cette façon, le moteur a induc tion 6 est actionné à une fréquence de glissement pré- déterminée et il est donc commuté sur le mode générateur. Selon le dispositif de commande classique, tel qu1il est décrit plus haut, le compteur ll est constitué de manière a compter le train d'impulsions issu de l'oscillateur 10 avant une première opération de commutation des branches de l'onduleur 5 après que le signal d'excitation en courant continu MCC a été is en état inactif. Pour cette raison, la phase est retarde dans le temps de oL dans le mode MLI 91" tandis qu'elle est retardée dans le temps de w dans le mode MLI 5, comme représenté sur les Fig. 4(a) et 4(b) et plus le signal de fréquence de travail fOND est bas, plus le retard de temps est long.Si une rotation de phase (ou un changement logique) ne peut pas être démarrée en raison du retard de temps, le flux magnétique qui a été établi dans le mode excitation en courant continu est amorti pour réduire de cette façon le courant continu d'excitation. Ceci signifie yu'il s'est posé un problème qui rendi impossible de faire fonctionner le moteur dans le mode de freinage dynamique, même si la rotation de phase est démarrée. L'inconvénient ou problème décrit plus haut peut être surmonté par la présente invention Un but de la présente invention est donc de fournir un dispositif de commande perfectionné pour un moteur a induction utilisant un onduleur du type a courant, dans lequel on puisse réaliser un fonctionnement stable et fiable pour la commutation sur le mode générateur. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande pour un moteur à induction utilisant un onduleur du type a courant qui comprend un oscillateur destiné a émettre un train d'impulsions proportionnel a un signal de fréquence de travail de l'onduleur ; un générateur de signaux de phase, desti né a recevoir le train d'iRpulsions issu de l'oscillateur et à engendrer un signal de phase en réponse à un signal d'excitation en courant continu provoqué par un signal de freinage dynamique ; et un générateur de signaux de porte destiné à engendrer des signaux de porte en réponse au signal de phase, les signaux de porte étant appliqués à l'onduleur de telle manière que la manoeuvre de commutation des branches de l'onduleur puisse être exécutée, le dispositif de commande étant caractérisé par en ce qu'il comporte un générateur de données de phase destiné a mémoriser.et a émettre un signal de donnée de phase juste avant une première ope- ration de commutation des branches, de sorte que, lorsque le signal d'excitation en courant continu est-présent, le générateur de signal de phase est mis en action pour émettre en l'état ledit signal de donnee de phase mémorisé dans l'unité générateur de données de phase tandis que, lorsque le signal d'excitation en courant continu est coupé, l'unité générateur de signaux de phase est mis en action pour compter le train d'impulsions en supplément du signal de donnée de phase mémorisé, pour émettre de cette façon le signal de phase sous la forme d'un signal en forme de rampes. Selon l'invention, lorsque le signal d'excitation en courant continu est terminé, la première opération de commutation des branches de l'onduleur peut être exécutée indépendamment du mode MLI de l'onduleur. I1 est donc possible de démarrer le fonctionnement de l'onduleur sans amortir le flux magnétique établi dans le moteur à induction et il est donc possible de passer fiablement le moteur au mode générateur. La Fig. 1 est un schéma de circuit simplifié montrant un circuit principal adapté pour être utilisé dans un dispositif de commande classique pour un moteur a induction utilisant un onduleur du type a courant ; la Fig. 2 est un schéma de circuit simplifié montrant un dispositif de commande classique pour un ondu leur du type à courant la Fig. 3 est un diagramme en forme d'onde des signaux utilisés dans les dispositifs de commande de la technique antérieure et selon l'invention les Fig. 4(a) et 4(b) sont des diagrammes en forme d'onde de signaux qui montrent les signaux émis par les générateurs de signaux de porte de la technique antérieure et selon l'invention la Fig. 5 est un schéma de circuit simplifié montrant une première forme de réalisation de 1 t invention l'invention ;; la Fig. 6 est un diagramme en forme d'onde de signaux qui montre les signaux engendrés par les blocs du dispositif de commande représenté sur la Fig. 5 ; et la Pig. 7 est un schéma de circuit simplifié montrant unequtre forme de réalisation de l'invention. La Fig. 5 est un schéma simplifié montrant une forme de réalisation de l'invention. Il convient de remarquer que, sur la Fig. 5, on utilise les mêmes références pour désigner des composants ou éléments analogues a ceux de la Fig. 2. Sur le dessin, on a représenté un générateur de données de phase 13 qui peut être constitué par une mémoire morte programmable (PROM), qui répond au signal M. d'ordre de mode MLI en mémorisant et en engendrant un signal de données de phase juste avant une première opération de commutation des branches de l'onduleur dans le mode MLI commandé, la donnée étant inférieure d'une impulsion du train d'impulsions émis par l'oscillateur 10 par rapport a ct dans le mode MLI "1" représenté sur -la Fig. 4(a), ou par rapport a 9 dans le mode MLI"5" sur la Fig. 4(b), g et 9 étantpréalablement calculés et déterminés au cours de l'étude ; et un additionneur 14 destiné è additionner les signaux de phases émis par le compteur 11 et le signal de donnée de phase émis par le générateur de données de phase 13, et a appliquer les signaux additionnés au générateur de signaux de porte 12. On expliquera maintenant le fonctionnement de la forme de réalisation de l'invention représentée sur la Fig. 5 en se reportant aux formes d'onde représentées sur les Fig, 4 et 6. Au début du mode de commande en freinage dynamique, il est visible que le signal d'excitation en courant continu Ncc est actif et que le dispositif de commande a donc pour effet de conditionner le moteur â induction 6 dans l'état d'accélération, dans lequel une énergie peut être transmise de la source d' énergie 1 au moteur et od le train d'impulsions correspondant au signal de fréquence fOD ou (f N - fg*) est émis par l'oscillateur 10.On remarque que le signal Mi de mode MLI qui sera appliqué au générateur de données de phase 13 est engendré en réponse au signal de fréquence de travail fMOD' De cette façon, étant donné l'état actif du signal d'excitation en courant continu MCc, le compteur 11 continue à émettre le signal de donnée de phase de OC. D'un autre cote, le générateur de données de phase 13 émet le signal de donnée de phase juste avant OC dans le mode MLI "1" ou juste avant 9 dans le mode MLI"5". Le résultat est que le même signal de donnée de phase que celui émis par le générateur de données de phase 13 est émis par l'additionneur 14 et, ensuite, les signaux de porte correspondant au signal de phase existant juste avant oC dans le mode MLI "1" ou juste avant > dans le mode MLI 115N (sur les Fig. 4(a) et 4(b), les signaux actifs correspondants aux branches "U" et "y" de l'onduleur 5) sont appliqués a l'onduleur, de sorte que le moteur a induction 6 entre dans le mode excitation en courant continu.De cette façon, on est certain que l'information de phase ne peut pas changée et que, par conséquent, l'opération de commutation des branches de l'onduleur ne peut pas être exé cutée entre la phase Oo et, par exemple, le point qui précède juste la phase ot dans le mode MLI 1 repré senté sur la Fig, 4(a). Lorsque le flux magnétique est établi dans le mode d'excitation en courant continu, le dispositif de commande est commuté sur l'état de freinage dynamique et, en même temps, le signal d'excitation en courant continu Ncc est mis en état inactif. Ensuite, le compteur 11 compte le train d'impulsions émis par l'oscillateur 10 et commence a engendrer un signal de phase cyclique e qui croit de OO à 360 sous la- forme de rampes et-revient à 0 comme représenté sur la Fig4 6. Ainsi qu'on l'a décrit plus haut, le génQ- rateur de données de phase 13 engendre le signal de données de phase A (Fig. 6) en réponse au signal Mi de mode MLI, c'est-à-dire qu'il émet un signal de donnée de phase qui est inférieur d'une impulsion ou d'un signal d'horloge par rapport à cC (Figt 4(aven réponse au signal de mode MLI "1" ou par rapport à l (Fig. 4(b)) en réponse au signal de mode NLI "5" D'un autre côté, étant donné que le compteur 11 commence a compter le train d'impulsions émis par l'oscillateur 10 immédiatement après que le signal d'excitation en courant continu Ncc a été mis en état inactif, l'additionneur 14 combine le signal de phase cyclique e issu du compteur Il avec le signal de donnée de phase A pour engendrer de cette façon un signal de phase B sous la forme de rampes (Fig. 6) a la phase > ou 4 sur la Fig. 4, signal qui est ensuite appliqué au générateur de signaux de porte 12. Le signalMi de mode MLI est lui aussi appliqué au générateur de signaux de porte 12 pour le faire passer au mode MLI qui a été ordonné. I1 est donc facile de comprendre que la première opdra- tion de commutation des branches de l'onduleur 5 peut être effectuée dès que le signal d'excitation en courant continu Mcc est mis en état inactif. La Fig. 7 est un schéma de circuit simpliv fié montrant une autre forme de réalisation de l'in- vention. Dans cette forme de réalisation, un compteur a circuit :intégré numérique 15 ayant une fonction préréglée est prévue dans le dispositif de commande en remplacement du compteur 1 et de l'additionneur 14 représentés sur la Fig. 5. Pendant l'état actif du signal d'excitation en courant continu Mccr le compteurpréréglé 15 est activé pour maintenir et émettre continuellement le signal de donnée de phase issu du générateur de données de phase 13, indépendamment du train d'impulsions issu de l'oscillateur 10.De la même façon que dans la première forme de réalisation décrite plus haut, étant donné que les données mémorisées dans le générateur de données de phase 13 correspond a la valeur existant juste avant la première opération de commutation des branches de l'onduleur, c'est- -dire la valeur juste avant d dans le mode MLI "1" (Fig. 4(a)) ou juste avant2 dans le mode MLI "5" (Fig. 4(b)), le générateur de signaux de porte 12 est mis en action pour faire conduire les branches "U" et "Y" de façon à former l'état d'excitation en courant continu. Lorsque le signal d'excitation en courant continu Mcc est mis en état "Inactif", le compteur préréglé 15 reçoit et compte le train d'impulsion issu de l'oscillateur 10 et engendre un signal de phase qui est avancé par rapport a la donnée de phase ou valeur de phase qui a été maintenue dans le compteur dans le mode d'excitation en courant continu. Ainsi qu'il ressort de ce qui précède, la donnée de phase maintenue correspond a la valeur existant juste avant la première opération de commutation des branches de l'onduleur. I1 est donc possible de commuter les branches de l'onduleur en même temps que le signal d'excitation en courant continu est mis en état inactif. Bien que les formes préférées de réalisation aient été décrites a propos de la phase relative à la branche WU" de l'onduleur, il sera évident pour lZhom- me de l'art que l'on peut obtenir les mêmes avantages avec les autres branches. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour un moteur a induction utilisant un onduleur du type a courant qui comprend un oscillateur (10) destiné à émettre un train d'impulsions proportionnel a un signal de fréquence de commande dudit onduleur ; un générateur de signaux de phase (11, 14 ; 15) destiné à recevoir le train d'impulsions issu dudit oscillateur et à er.gendrer un signal de phase en réponse à un signal d'excitation en courant continu provoqué par un signal de freinage dynamique ; et un générateur de signaux de porte (12) destiné a engendrer des signaux de porte (U, V, W, X, Y, Z) en réponse audit signal de phase, les signaux de porte étant appliqués audit onduleur de telle maniere que la manoeuvre de commutation des branches de l'onduleur puisse être exécutée, ledit dispositif de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de données de phase (13) destiné à mémoriser et émettre un signal de donnée de phase juste avant une première opération de-commutation desdites branches, de sorte que, lorsque le signal d'excitation en courant continu (mec) est présent, ledit générateur de signaux de phases est mis en action pour émettre en l'état ledit signal de données de phase mémorisé dans le générateur de données de phase (13) tandis que, lorsque le signal d'excitation en courant continu est coupé, le générateur de signaux de phase est mis en action pour compter ledit train d'impulsion en supplément dudit signal de donnée de phase mémorisé, pour émettre de cette fa çon le signal de phase sous forme de rampes. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de données de phase (13) comprend une mémoire morte pour mémoriser une valeur de donnée de phase qui est inférieure d'une impulsion du train d'impulsions émis par ledit oscillateur par rapport à une valeur de phase existant a ladite première op8xation de cormutatton des branches. 3. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit générateur de signaux de phase comprend un compteur (11) destiné à engendrer le signal de phase correspondant à la phase Ou lorsque ledit signal dtexcitat tion en courant continu (Mcc) est présent et a. comp- ter le train d'impulsions émis par ledit oscillateur (10) en supplément dudit signal de phase 00, pour émettre de cette façon le signal de phase sous forme de rampes, lorsque le signal d'excitation en courent continu (MCc) est coupé ;; et un additionneur (14) destiné a additionner le signal de phase émis par ledit compteur (11) et le signal de donnée de phase émis par ledit générateur de données de phase (13) et a appliquer le signal de phase additionné audit générateur de signaux de porte. 4. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit générateur de signaux de phase comprend un compteur (15) ayant une fonction préréglée destinée a maintenir et a continuer a émettre en l'état le signal de donnée de phase mémorise dans ledit générateur de données de phase (13) lorsque le signal d'excitation en courant continu (mec) est présent, et a compter le train d'im- pulsions émis par ledit oscillateur (10) en supplément dudit signal de donnée de phase maintenu pour émettre de cette façon le signal de phase sous forme de rampes et l'appliquer audit générateur de signaux de porte (12)