Brevet FR2711862A1 — publié le 19950505

SYSTEME D'ALIMENTATION DE n MOTEURS ASYNCHRONES L'invention vise un système d'alimentation de n moteurs asynchrones. A l'heure actuelle, les systèmes d'alimentation de n moteurs asynchrones sont constitués, pour chacun desdits moteurs, d'un module d'alimentation correspondant à un onduleur triphasé classique, c'est-à- dire un onduleur composé de six interrupteurs statiques associés deux à deux pour former trois bras disposés en parallèle de façon à constituer un système triphasé d'alimentation. La présente invention vise à simplifier de tels systèmes d'alimentation et a pour objectif essentiel de fournir un système d'alimentation de n moteurs nécessitant un nombre réduit d'interrupteurs statiques par rapport aux systèmes existants, et permettant de faire fonctionner les différents moteurs avec des vitesses de modules et de sens différents. A cet effet, l'invention vise un système d'alimentation de n moteurs asynchrones dotés chacun de trois enroulements, caractérisé en ce qu'il comprend - un onduleur unique doté de 4n interrupteurs statiques associés deux à deux pour former 2n bras connectés en parallèle aux bornes d'une source de tension continue à point milieu, de façon à constituer n systèmes triphasés d'alimentation composés chacun de deux bras et du point milieu de la source de tension, - des moyens de commande adaptés pour engendrer soit un fonctionnement en synchronisme des différents moteurs obtenu en alimentant de façon identique les 2n bras, soit des variations des vitesses des différents moteurs obtenues en modifiant les fréquences et les amplitudes des tensions d'alimentation des bras dédiés à chacun desdits moteurs. Selon l'invention, l'ensemble des n moteurs est donc alimenté au moyen d'un onduleur unique, formant n systèmes triphasés composés chacun de deux bras et du point milieu de la source de tension. Par conséquent, l'alimentation de chaque moteur ne requiert que quatre interrupteurs statiques en lieu et place des six interrupteurs statiques nécessaires dans les systèmes d'alimentation actuels. De ce fait, un tel dispositif conduit à une importante économie sur les coûts. I1 est à noter en outre que cette diminution du nombre d'interrupteurs statiques conduit également à une économie sur les coûts des circuits auxiliaires liés à chacun de ces interrupteurs (protection, refroidissement). De plus, cette réduction des circuits auxiliaires conduit à une économie de poids appréciable car ces circuits présentent un poids non négligeable, ce qui constitue un avantage important, surtout pour les systèmes embarqués. Par ailleurs, la conception du système d'alimentation selon l'invention autorise de faire fonctionner les différents moteurs avec des vitesses de modules et de sens égaux ou différents. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de commande sont adaptés pour - fournir 3n tensions de référence à partir de valeurs de consignes et de valeurs de mesure acquises sur les n moteurs, - générer des tensions de référence définies pour chaque bras par les formules suivantes (VAnO)ref = 0 (VBnO)ref = (VBnNn)reg + (VNnAn)reg (VCnO)ref = (VCnNn)reg + (VNnAn)reg - et définir les commandes de chaque interrupteur en fonction des tensions de référence précitées. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent schématiquement un mode de réalisation général pour n machines, et une application limitée à l'alimentation de deux machines. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description - la figure 1 est un schéma représentant un système d'alimentation à 2n bras alimentant n machines, - et la figure 2 est un schéma représentant un système d'alimentation de deux machines. Le système d'alimentation selon l'invention est conçu pour alimenter n machines et pour faire varier la vitesse de ces machines de façon que ces vitesses puissent présenter des modules et des sens différents ou égaux. Ce système comporte un onduleur 1 comportant 2n bras B1, C1 ... Bn, Cn connectés en parallèle aux bornes d'une source de tension continue E symétrique par rapport à un point masse O. Chacun de ces bras B1, C1 ... Bn, Cn comporte deux interrupteurs statiques tels que T1, T'1, T2, T'2 ... T2n, T'2n constitués, de façon classique, de transistors de puissance. Selon l'invention ces bras B1, C1 ... Bn, Cn sont connectés à n machines MA1 ... MAn comportant chacune trois enroulements (NnAn, NnBn, NnCn), de façon que chacune desdites machines soit alimentée par un système triphasé constitué de deux bras (B1, C1) (Bn, Cn) et du point milieu O de la source de tension E. Le système d'alimentation comporte en outre un système de commande 2 de tout type connu en soi, comprenant trois modules fonctionnels - un module de régulation 3 adapté pour fournir 3n tensions de référence (VAnNn)reg, (VBnNn)reg, (VCnNn)reg, à partir, d'une part, de valeurs de consigne et, d'autre part, de valeurs de mesure acquises sur les machines, - un module d'adaptation 4 pour la génération de tensions de référence définies par rapport au point milieu O de façon à permettre la détermination des rapports cycliques dépendant de la valeur de la source de tension E, - un module classique 5 de commande de l'onduleur 1 qui définit les commandes de chaque interrupteur T1, T'1... T2n, T'2n en fonction des tensions de référence de l'onduleur 1 définies dans le module d'adaptation 4. Dans le cas de l'invention, les contraintes imposées par les branchements à point commun sont d'avoir VA10 = VA20 = ... VAnO = 0. Sachant que dans le cas général le passage du système des tensions Vreg issues de la régulation au système de tensions onduleur Vref, références pour l'onduleur, est réalisé par les équations suivantes (VAnO)ref = (VAnNn)reg + VNO (VBnO)ref = (VBnNn)reg + VNO (VCnO)ref = (VCnNn)reg + VNO, on obtient dans notre cas particulier (VAnO)ref = 0 (VBnO)ref = (VBnNn)reg + (VNnAn)reg (VCnO)ref = (VCnNn)reg + (VNnAn)reg. La figure 2 représente une application de l'invention à l'alimentation de deux moteurs MA1, MA2. Un tel système peut, par exemple, constituer un système de différentiel électrique pour l'entraînement d'un mobile tel qu'un robot, chaque moteur MA1, MA2 étant alors accouplé à une roue. Dans ce cas, les modules de chaque système de tension pouvant être différents, la vitesse de chaque moteur MA1, MA2 est donc indépendante de celle de l'autre moteur. Le mobile peut donc être déplacé selon des trajectoires souples de type continu, la réalisation d'un virage consistant à imposer - une vitesse Qm + AQ sur la roue externe, - une vitesse Qm - AQ sur la roue interne, avec Qm vitesse moyenne du centre de gravité du mobile, AQ écart de vitesse entre les deux moteurs MA1, MA2, défini par le rayon de courbure du virage. REVENDICATIONS 1/ - Système d'alimentation de n moteurs asynchrones (MA1 ... MAn) dotés chacun de trois enroulements (NnAn, NnBn, NnCn), caractérisé en ce qu'il comprend - un onduleur unique (1) doté de 4n interrupteurs statiques (T1, T'1 ... T2, T'2n) associés deux à deux pour former 2n bras (B1, C1) ... (Bn, Cn) connectés en parallèle aux bornes d'une source de tension continue (E) à point milieu (O), de façon à constituer n systèmes triphasés d'alimentation composés chacun de deux bras (Bn, Cn) et du point milieu (O) de la source de tension (E), - des moyens de commande (2) adaptés pour engendrer soit un fonctionnement en synchronisme des différents moteurs (MA1 ... MAn) obtenu en alimentant de façon identique les 2n bras (Bn, Cn), soit des variations des vitesses des différents moteurs obtenues en modifiant les fréquences et les amplitudes des tensions d'alimentation des bras dédiés à chacun desdits moteurs. 2/ - Système d'alimentation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (2) sont adaptés pour - fournir 3n tensions de référence (VAnNn)reg, (VBnNn)reg, (VCnNn)reg à partir de valeurs de consignes et de valeurs de mesure acquises sur les n moteurs (MA1 ... MAn), - générer des tensions de référence (VAnO)ref, (VBnO)ref, (VcnO)ref de l'onduleur 1 définies pour chaque bras (BnCn) par les formules suivantes (VAnO)ref = 0 (VBnO)ref = (VBnNn)reg + (VNnAn)reg (VCnO)ref = (VCnNn)reg + (VNnAn)reg - et définir les commandes de chaque interrupteur (T1, T'1... T2n, T'2n) en fonction des tensions de références (VAnO)ref, (VBnO)ref, (VCnO)ref de l'onduleur 1.