Brevet FR2701611A1 — publié le 19940819

"Procédé et dispositif pour l'excitation de modules contenant des transistors de puissance" L'invention concerne un procédé pour l'exci- tation de modules contenant des transistors de puis- sance, par un organe de commande, dans des chariots de manutention dans lesquels les parties concernant la puissance de levage et la puissance d'avancement sont commandées par ces modules. Jusqu'à maintenant, l'excitation de ces mo- dules se faisait par un organe de commande au moyen duquel on agissait sur les caractéristiques de levage et de marche des chariots de manutention et qui était placé au voisinage immédiat du module contenant les transistors de puissance Les modules contiennent des15 transistors de puissance montés en parallèle avec un circuit d'attaque correspondant Pour éliminer lors de l'excitation de ces modules, des perturbations qui sont causées par des inductions de tension dans les câbles de transmission par suite de champs électroma-20 gnétiques rayonnés, les câbles de transmission doivent être les plus courts possibles C'est pourquoi l'orga- ne de commande et les modules doivent être appliqués au voisinage direct les uns des autres dans le véhicu- le, ce qui rend donc difficile l'aménagement interne25 du chariot de manutention. En outre, il apparaît des inconvénients cau- sés par l'influence réciproque de l'organe de commande et des modules, lorsque se présentent des perturba- tions Des pointes de tension de l'organe de commande peuvent détruire les transistors de puissance sensi- bles, par exemple des MOSFET (transistors MOS à effet de champ) et inversement des ruptures de câbles ou des transistors de puissance ne fonctionnant pas, peuvent provoquer un dommage dans l'organe de commande. L'objet de la présente invention est donc de développer un procédé et un dispositif approprié, grâ- ce auxquels les difficultés et inconvénients cités pour l'excitation des modules qui contiennent les transistors de puissance, spécialement dans des cha- riots de manutention, sont minimisés ou totalement éliminés. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que le signal électrique émis par l'organe de com- mande est transformé en un signal optique, en ce que celui-ci est guidé au moyen d'un guide d'ondes lumi- neuses de l'organe de commande au module respectif et là est retransformé en un signal électrique. Avec le procédé selon l'invention, les pro- blèmes énoncés au début sont solutionnés L'organe de commande n'a pas à être installé au voisinage immédiat des modules de commande Par suite, on réalise pour la configuration interne du chariot de manutention, des degrés de liberté importants Les pièces de levage, de direction et de mouvement, peuvent être commandées de- puis un organe de commande initial. Le guide d'ondes lumineuses rend possible une isolation électrique de l'organe de commande et des modules de puissance et il est insensible au rayonnement électromagnétique On garantit ainsi une excitation supportable du point de vue électromagnéti- que Des ruptures ou fractures du guide d'ondes lumi- neuses ne provoquent qu'une interruption de l'excita- tion qui n'est pas associée au risque de détruire les transistors de puissance ou l'organe de commande. Un défaut du module de puissance ou des pointes de tension de l'organe de commande ne se ré- percutent pas davantage sur l'organe de commande ou le module de puissance en raison de l'isolement électri- que, de sorte qu'il n'existe plus aucun danger de des- truction unilatéral ou réciproque. Selon l'invention, le signal électrique émis par l'organe de commande est transformé en un signal optique au moyen d'une diode lumineuse et transmis au module de puissance au moyen d'un guide de lumière en fibres de verre Les fibres de verre transmettent sans pertes les signaux lumineux aux distances correspon- dant aux dimensions du véhicule Au bout des distances de transmission, le signal optique est transformé en un signal électrique au moyen d'un phototransistor ou d'un photo-élément, puis transformé par un montage ap- proprié en une tension devant servir à l'excitation des transistors de puissance. Le signal optique peut être transmis dans le procédé selon l'invention sous une forme analogique. Des MOSFET sont par exemple commandés par un signal de tension de manière cyclique à un niveau compris entre 0 et 20 volts en une durée de cycle d'environ 5 ms correspondant à une fréquence de cycles de 200 Hz A l'intérieur de ces 5 ms, le MOSFET est branché et dé- branché, les durées de branchement et de débranchement étant le plus souvent différentes Dans une forme de transmission analogique, les impulsions lumineuses d'intensité déterminée dépendant du niveau de tension de l'organe de commande, sont dirigées vers le module MOSFET La largeur des impulsions lumineuses corres- pond alors à la durée de mise en circuit des MOSFET. Une forme numérique de transmission optique des signaux offre une autre possibilité Par exemple pour une fréquence d'impulsions prédéfinie de façon fixe, le rapport entre les durées de branchement et de débranchement peut être converti sous forme numérique. Une série déterminée d'impulsions lumineuses forme alors le code qui fixe la durée de branchement et de débranchement des transistors de puissance La dépense de montage pour les organes de transformation de si- gnaux est alors plus élevée que pour la transmission analogique. Un dispositif approprié pour réaliser le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la sortie de l'organe de commande est raccordée à un en- semble convertisseur électro-optique dont la face de sortie est reliée par un guide d'ondes lumineuses à la face d'entrée d'un organe de transformation opto- électrique raccordé au module contenant les transis- tors de puissance. Les organes de transformation sont adaptés à la forme de transmission analogique ou numérique et peuvent être intégrés dans l'organe de commande et/ou dans les modules Les guides d'ondes lumineuses peu- vent être obtenus à bon marché. Dans la suite, un exemple de réalisation doit permettre d'expliquer en détail le procédé selon l'invention. Différents modules de transistors de puis- sance insérés dans des chariots de manutention, comme par exemple des modules MOSFET ( 80 V, 500 A), des mo- dules à pont MOSFET (sextuple pour courant triphasé, 3 * 200 A, 200 V) ou des modules à pont IGBT (sextuple pour courant triphasé, 3 * 200 A, 200 à 600 V), peu- vent être excités dans le procédé selon l'invention par un organe de commande central Le signal électri- que émis par une unité de commande centrale est trans- formé en un signal optique qui est guidé vers le modu- le ou transistor de puissance respectif au moyen d'un guide d'ondes lumineuses en matière plastique ou en fibres de verre Le signal optique est retransformé à cet endroit, par un convertisseur opto-électrique in- tégré, en un signal électrique. Selon le type de module, la transmission peut avoir lieu en analogique ou en numérique La fré- quence d'impulsions se situe de 160 à 200 Hz ou de 16 à 20 k Hz Avec une transmission analogique, l'élément de transistor est mis en circuit pour chaque impulsion de lumière reçue Dans le cas d'une transmission numé- rique, un code déterminé est formé en bits en fonction de la mise en place des impulsions lumineuses Par exemple au moyen de 8 bits, on peut transmettre 256 signaux différents Avec des codes de ce type, on peut coder, à l'intérieur d'une période élémentaire, la fréquence d'impulsion et/ou la durée de branchement et la durée de débranchement. L'isolation électrique et la séparation dans l'espace de l'organe de commande et du transistor de puissance permet, selon l'invention, une manoeuvre sûre et stable dans le temps, des chariots de manuten- tion En outre, la liberté de structure dans l'espace augmente pour la mise en place des composants du véhi- cule. R E V E N D I C A T I O N S 1) Procédé pour l'excitation de modules con- tenant des transistors de puissance, par un organe de commande, dans des chariots de manutention dans les- quels on commande, par l'intermédiaire de ces modu- les, les pièces de puissance de levage et de mouve- ment, caractérisé en ce que le signal électrique émis par l'organe de commande est transformé en un signal optique, en ce que celui-ci est dirigé au moyen d'un guide d'ondes lumineuses de l'organe de commande vers le module respectif et là est transformé à nouveau en un signal électrique. 2) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le signal optique est transmis sous forme analogique. 3) Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le signal optique est transmis sous forme numérique. 4) Dispositif pour la réalisation du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de l'organe de commande est raccordée à un en- semble convertisseur électro-optique dont la face de sortie est reliée par un guide d'ondes lumineuses à la face d'entrée d'un ensemble convertisseur opto- électrique raccordé aux modules contenant les transis- tors de puissance.