Brevet FR2612644A1 — publié le 19880923

L'invention concerne un dispositif de mesure du courant, servant notamment à déterminer le courant d'un mo- teur à courant continu, comportant un détecteur de courant travaillant sans contact et un dispositif d'évaluation, bran- ché en aval de ce détecteur de courant et servant à produire un signal de sortie proportionnel au courant de mesure. Des dispositifs de mesure du courant, permettant une mesure, sans potentiel, d'un courant continu ou d'un cou- rant alternatif, sont par exemple des transformateurs d'inten- sité sans contact, qui détectent le champ magnétique du cou- rant de mesure et convertissent son intensité, par exemple à l'aide de détecteurs à effet Hall, en signaux électriques. En général on obtient une très faible tension qui correspond au courant de mesure et qu'on amplifie par voie électronique. Un dispositif de mesure de ce type est par exemple un trans- formateur d'intensité de la série IB-5000 M de la société di- te Cunz, Francfort. Comme cela est connu, de tels transforma- teurs d'intensité présentent un courant de décalage du zéro, qui indique un certain comportement de dérive. Une telle dé- rive du zéro apparaît par exemple sous l'effet d'une variation de la température, de vieillissement ou d'une variation de la tension d'alimentation. Même si cette dérive est faible, elle altère fortement le résultat de mesure étant donné que le signal utile est relativement petit. Il est possible d'une manière générale de compenser par exemple une dérive du zéro, produite par la température, à l'aide de circuits ou de compo- sants correspondants, lorsque la relation entre la températu- tre et ledécalage est connue. Cependant ceci est en général complexe; en raison des dispersions sur les matériaux, un nouvel ajustement est nécessaire dans chaque exemplaire. Une compensation de la dérive du zéro, tenant compte de toutes les influences de défauts, n'était par conséquent jusqu'alors pas possible. C'est pourquoi la présente invention a pour but de créer un dispositif de mesure du courant, dans lequel une dérive du zéro due à des influences perturbatrices quelcon- ques, peut être compensée. Ce problème est résolu grâce au fait qu'il est pré- vu un montage permettant de déterminer la dérive du zéro du dispositif d'évaluation et/ou du détecteur de courant, par- tir de composantes symétriques du courant de mesure, et d'éli- miner par réglage cette dérive. L'évantage de ce dispositif réside dans l'élimina- tion entièrement automatique, par réglage, de la dérive du zéro, ce qui rend inutile un ajustement préalable ou un équi- librage. De même il est possible d'éliminer par réglage une dérive du zéro, qui non seulement est provoquée par une gran- deur perturbatrice unique, mais dont la cause doit être recher- chée dans des grandeurs perturbatrices quelconques. Ainsi par exemple on peut éliminer par réglage des variations rapides des grandeurs parasites, qui apparaissent par suite de varia- tions de la tension d'alimentation, ainsi que des variations très lentes des grandeurs parasites, par exemple provoquées par le vieillissement. Dans une variante de réalisation de l'invention, il est prévu de mesurer et de comparer les valeurs maximales du courant de mesure dans le sens positif et dans le sens néga- tif, la différence de ces valeurs maximales représentant une mesure de la dérive du zéro. A partir de cette différence, on peut obtenir au moyen d'un régulateur branché en aval, une valeur de correction qui est ajoutée au signal de mesure de sorte que l'on obtient un circuit de régulation fermé. Ceci permet de réduire la dérive du zéro à une valeur admissible proche de zéro. Dans une autre forme de réalisation de l'invention il est proposé de mémoriser les valeurs maximales et, en vue d'éliminer par réglage la dérive du zéro, de former la valeur moyenne des valeurs maximales. Le dispositif de mesure du courant est utilisable par exemple dans un régulateur de puissance à quatre quadrans. Normalement dans de tels circuits de réglage, le système élec- tronique de commande n'est pas placé au potentiel, auquel les semiconducteurs de puissance sont placés, en particulier lors- que les semiconducteurs de puissance sont reliés au réseau. Dans ce cas il est judicieux de détecter l'intensité du cou- rant de charge à l'aide d'un dispositif de mesure isolé, tel que celui représenté par ce dispositif de mesure du courant. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci-après pris en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente la structure du circuit d'un régulateur de courant continu à quatre quadrants: - la figure 2 représente la variation dans le temps du courant circulant dans l'enroulement du moteur; et - la figure 3 représente un montage permettant de compenser la dérive du zéro. Sur la figure 1, on a représenté un circuit de principe d'un régulateur de courant continu à quatre quadrants, commuté au moyen de transistors et comportant une charge oh- mique-inductive. Un circuit de commande non représenté ici commute les transistors 1 à 4 de manière que des courants cir- culent dans des sens alternés dans l'enroulement 5 du moteur, qui présente la résistance 6. Des diodes unidirectionnelles 7-10 sont branchées en parallèle avec les transistors 1 à 4. Un courant iL(t) circulant dans l'enroulement 5 du moteur circule dans la direction de la flèche lorsque les transistors 1 et 4 sont à l'état conducteur. Un courant en sens opposé est formé lors de la mise à l'état conducteur des transistors 2 et 3. Pour mesurer le courant, il est prévu un dispositif 11 de mesure du courant, qui mesure de façon connue le courant d'entrée i(t), sans aucun contact, par exemple avec un détec- teur à effet Hall. Pour obtenir un couple déterminé du moteur, on com- mande de façon cadencée le courant de l'enroulement de ce der- nier, c'est-à-dire qu'on commande les transistors de commuta- tion i à 4 à l'état conducteur avec une fréquence déterminée. La figure 2a représente la variation dans le temps du courant iL(a) du moteur, tandis que la figure 2b représen- te la variation dans le temps du courant d'entrée i(t). Si les transistors de commutation 1 et 4 sont placés à l'état conducteur, le courant iL du moteur augmente à partir de l'ins- tant t0 d'une manière retardée, conditionnée par l'inductance, jusqu'à l'instant d'interruption t1. Après l'interruption, le courant traverse à nouveau les diodes unidirectionnelles 8 et 10 et diminue à nouveau jusqu'à ce que les transistors de commutation soient à nouveau placés à l'état conducteur (ins- tant t2) ou jusqu'à ce qu'il ait atteint la valeur zéro. Con- formément à la figure 2b, le courant d'entrée i(t) possède à l'instant t1 sa valeur maximale positive, change de sens à l'instant de la coupure et est alors envoyé dans le réseau. Le passage du courant d'entrée positif au courant d'entrée négatif ou inversement s'effectue de façon brusque, c'est- à-dire que, dans le cas o la tension résiduelle du disposi- tif 11 de mesure du courant est réglée de façon correcte, le flanc positif et le flanc négatif du signal de courant is(t) possèdent la même valeur à 1 'instant t1. Par conséquent un écart par rapport à cette valeur d'égalité peut être utilisé comme. mesure du décalage du zéro du dispositif de mesure. La valeur de mesure i (t) du courant d'entrée est utilisée comme s grandeur de réglage pour la régulation du moteur ou est affi- chée. Un circuit approprié permet de déterminer la différence des deux valeurs maximales du signal is(t) du courant d'entrée, et un circuit de régulation branché en aval permet d'influer sur la tension résiduelle ou sur la dérive du zéro du dispo- sitif de mesure du courant, de manière que la différence de- vienne inférieure à une valeur maximale prédéterminée. La figure 3 représente un montage permettant de compenser la dérive du zéro. Le courant d'entrée i(t) est dé- tecté au moyen du détecteur 12 du dispositif 11 de mesure du courant et est envoyé en tant que signal de mesure d'un am- plificateur 15, par l'intermédiaire des résistances addition- nelles 13,14. Le signal de sortie iS(t) de l'amplificateur est proportionnel au courant d'entrée i(t), comme cela est représenté sur la figure 2b. En raison de la présence d'une tension résiduelle du détecteur 12, ce signal de sortie peut cependant être décalé d'une valeur déterminée par rapport au zéro. Ce signal de sortie i (t) est envoyé à deux amplifica- s teurs 16,17, dont les sorties sont équipées de diodes possé- dant des sens passants différents. Les sorties des diodes 18,19 sont raccordées à des condensateurs 20,21, dont les ex- trémités libres sont raccordées en commun à la masse. Les flancs positifs du courant i provoquent une charge du conden- s sateur 20, tandis que les flancs négatifs du courant i entrai- s nent une décharge du condensateur 21. La différence des ten- sions de charge des deux condensateurs 20,21 est envoyée à un comparateur 22. Ce dernier forme, en fonction du signe de la tension différentielle, un signal de sortie 0 ou 1, qui est envoyé à un compteur 23. Le compteur 23 reçoit, par l'in- termédiaire de l'entrée 24 du signal d'horloge, des impul- sions possédant une fréquence quelconque. Ces impulsions sont comptées dans le sens progressif ou régressif par le compteur, en fonction du signal de sortie de l'amplificateur différen- tiel 22. Par conséquent un niveau haut du signal de sortie de l'amplificateur différentiel 22 entraîne un accroissement de l'état de comptage initial, tandis qu'un niveau bas entraî- ne une réduction de l'état de comptage initial. L'état de comp- tage est délivré sur les sorties A,B,C,Ddu compteur 23 et est envoyé par l'intermédiaire des résistances 25-à 28 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur 29. Les résistances 25 à 28 sont dimensionnées de telle sorte que leurs valeurs résistives diminuent de moitié d'une sortie à la suivante, à partir de la sortie de rang le plus haut. En liaison avec l'amplifica- teur 29, l'état de comptage du compteur 23 est par conséquent converti en une valeur de correction qui est délivrée à la sortie de l'amplificateur 29 et est appliquée au signal de mesure du détecteur 12, par l'intermédiaire de la résistance 30. Cette valeur de correction provoque un décalage du signal de sortie de l'amplificateur 15 d'une manière entrainantunesy- métrieparrapDortauzéro. De ce fait la valeur mesurée i (t) du cou- s rant d'entrée i(t) n'est plus affectée d'une erreur due à une dérive du zéro ou à une tension résiduelle, et permet par con- séquent une régulation très précise du courant du moteur. Avantageusement les impulsions envoyées à l'entrée 24 du signal d'horloge peuvent être dérivées des signaux de commande prévus pour les transistors de commutation 1 à 4. Ceci garantit que, dans le cas d'une interruption du fonc- tionnement cadencé du système de commande du moteur, le der- nier état de comptage reste conservé sur les sorties du comp- teur 23 et par conséquent la dernière valeur de correction est maintenue à une valeur constante. Afin de compenser la tension résiduelle avant un démarrage du moteur, il est approprié d'appliquer à l'entrée 24 du signal d'horloge du compteur 23, des impulsions de ca- dence qui modifient la valeur de correction jusqu'à ce que le signal de sortie de l'amplificateur différentiel 22 passe du niveau bas au niveau haut ou inversement. A cet instant, le signal iS(t) est symétrique par rapport au zéro et par conséquent l'équilibrage est terminé. Cependant cette dispo- sition n'est nécessaire que lorsque, tout à fait au début du fonctionnement du moteur, une mesure absolument correcte du courant du moteur est nécessaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure du courant, servant notam- ment à déterminer le courant d'un moteur à courant continu, comportant un détecteur de courant travaillant sans contact et un dispositif d'évaluation, branché en aval de ce détec- teur de courant et servant à produire un signal de sortie pro- portionnel au courant de mesure, caractérisé en ce qu'il est prévu un montage permettant de déterminer la dérive du zéro du disDositif d'évaluation et/ou du détecteur de courant (12), à partir de composantes symétriques du courant de mesure i(t), et d'éliminer par réglage cette dérive. 2. Dispositif de mesure du courant selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'on mesure la valeur maxi- male du courant dans le sens positif et dans le sens négatif et qu'il est prévu un circuit comparateur (16-21), qui déter- mine une différence des valeurs maximales, qui représente une mesure de la dérive du zéro. 3. Dispositif de mesure du courant selon la reven- dication 2, caractérisé en ce qu'on mémorise les valeurs maximales et qu'on forme les valeurs moyennes des valeurs maximales. 4. Dispositif de mesure du courant selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on envoie la différence des valeurs maximales à un régulateur qui forme une valeur de correction pour la dérive du zéro. 5. Dispositif de mesure du courant selon la reven- dication 4, caractérisé en ce que le régulateur comporte un comparateur (22), qui forme le signe de la différence et con- tient un compteur (23) dont le sens de comptage est déterminé par le signe et dont l'état de comptage est utilisé comme valeur de correction. 6. Dispositif de mesure du courant selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que dans le cas de l'absence des composantes symétriques, le compteur (23) est maintenu dans son état. 7. Dispositif de mesure du courant selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé par son utilisa- tion dans un régulateur de puissance à quatre quadrants (1- ) pour des charges ohmiques-inductives dans lesquelles l'in- tensité du courant est modifiée par suite de l'application d'une tension continue à la charge par l'intermédiaire de tran- sistors de commutation (1-4) fonctionnant à une fréquence éle- vée et avec un taux d'impulsions variable.