Brevet FR2717965A1 — publié le 19950929

Procédé de freinage pour un moteur à courant alternatif Contexte de l'invention La présente invention concerne un procédé de freinage pour un moteur à courant alternatif, dans le cas o le moteur à courant alternatif est alimenté par un convertisseur de fréquence comprenant un circuit intermédiaire. Lors du freinage d'un moteur à courant alternatif alimenté par un convertisseur de fréquence comprenant un circuit intermédiaire, la tension de son circuit intermédiaire tend à croître. Ceci est dû au fait que le moteur fonctionne alors en génératrice, en fournissant l'énergie de son système mécanique au circuit intermédiaire. La capacité de freinage du système est alors limitée par l'augmentation de tension admissible dans le circuit intermédiaire. Si la tension augmente trop, le couple de freinage devra être limité ou bien, en variante, l'énergie excédentaire devra être restituée au réseau par l'intermédiaire d'un dispositif approprié, par exemple au moyen d'un onduleur. L'énergie excédentaire peut également être envoyée sur une résistance thermique, ce qui implique la présence de ladite résistance ainsi que d'un hacheur de freinage séparé. Toutefois, ces solutions nécessitent des équipements complémentaires qui rendent le système plus complexe, et s'ajoutent au coût de l'investissement. Une troisième solution, permettant d'intensifier le freinage, consiste à utiliser le freinage par courant continu, qui présente toutefois l'inconvénient, pour la commande, de perdre - 2 - l'indication de la vitesse de rotation du moteur. Le freinage par courant continu n'est applicable, par conséquent, que si le moteur doit être freiné jusqu'à sa mise à l'arrêt total. Résumé de l'invention L'objet de la présente invention est d'introduire un nouveau procédé de freinage d'un moteur à courant alternatif, utilisable lorsque le moteur à courant alternatif est alimenté par un convertisseur de fréquence comprenant un circuit intermédiaire. L'invention fournit un procédé pouvant être mis en oeuvre sans avoir besoin d'adjoindre au système un équipement complémentaire, tel qu'un hacheur de freinage. Cet objectif est atteint par le procédé selon l'invention, caractérisé en ce que, lorsque la tension du circuit intermédiaire, lors du freinage, atteint une valeur prédéterminée, la magnétisation du moteur est augmentée pour accroître les pertes thermiques du moteur, puis, lorsque la tension du circuit intermédiaire est redescendue en dessous de ladite valeur prédéterminée, la magnétisation supplémentaire est annulée. De préférence, pour accroître la magnétisation du moteur, le courant de magnétisation est augmenté à son maximum, jusqu'à une limite prédéterminée. Brève description des dessins Le procédé selon l'invention, pour le freinage d'un moteur à courant alternatif, est maintenant décrit plus en détail, en se référant aux dessins ci- joints, dans lesquels: -3- la Fig. 1 est un schéma, représentant une partie d'un entraînement à moteur à courant alternatif, convenant pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et la Fig. 2 est un exemple d'organigramme illustrant le procédé selon l'invention. Description d'une forme de réalisation préférée La Fig. 1 est un schéma représentant un entraînement à moteur à courant alternatif, dans lequel un moteur 1 est alimenté par un convertisseur de fréquence 2 doté d'un circuit intermédiaire 4 et d'un onduleur 3 alimenté par le circuit intermédiaire, l'onduleur 3 alimentant à son tour le moteur 1. Lorsque le freinage du moteur 1 est commandé, le moteur 1 se met à fonctionner en génératrice, en convertissant son énergie mécanique en énergie électrique, qui est transférée au circuit intermédiaire 4 du convertisseur de fréquence. Etant donné qu'aucune mesure n'a été prise pour transmettre l'énergie du circuit intermédiaire au réseau par exemple, au moyen, par exemple, d'un onduleur, l'énergie est stockée dans le circuit intermédiaire, avec pour conséquence, l'augmentation de la tension uc du circuit intermédiaire 4, qui est en général, mais non nécessairement, un circuit à courant continu. Normalement, dans un tel cas, le couple de freinage du moteur va diminuer jusqu'à ce que l'accroissement de la tension du circuit intermédiaire s'arrête. Un équilibre est alors atteint, la puissance de freinage du moteur 1 correspondant aux pertes thermiques du moteur 1 et de l'onduleur 3 alimentant le moteur. -4- Conformément à l'invention, la puissance de freinage pouvant être obtenue par le procédé classique susmentionné n'est pas stable, mais des mesures complémentaires sont prises, selon l'invention, pour augmenter la puissance de freinage. Conformément à l'invention, la magnétisation du moteur 1 est augmentée en envoyant un courant de magnétisation supplémentaire dans le circuit statorique du moteur 1, par l'intermédiaire de l'onduleur 3. En pratique, ceci est obtenu en augmentant la tension de sortie de l'onduleur 3. L'augmentation de la magnétisation est déclenchée, dès que la tension du circuit intermédiaire 4 atteint sa valeur limite prédéterminée uc-hi-lim. En plus de l'augmentation du courant statorique, un autre effet pratique de l'augmentation de la magnétisation du moteur est le fait qu'un courant proportionnel au courant statorique est induit dans le rotor du moteur. Ces courants statorique et rotorique créent une dissipation de puissance qui assure le freinage, c'est-à-dire que l'énergie mécanique du moteur peut être absorbée. Ceci signifie que, dans le procédé selon l'invention, les pertes du moteur sont augmentées par accroissement des pertes thermiques internes ainsi que des pertes magnétiques. L'énergie du système mécanique constitué par le moteur peut ainsi être convertie, dans une plus large mesure que dans le cas normal, en énergie thermique dans le moteur, et le couple de freinage peut être, alors, plus important. Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, aucun changement important du dispositif normal de commande du moteur n'est nécessaire. L'utilisation du procédé implique uniquement que la -5- tension du circuit intermédiaire soit contrôlée pendant la phase de freinage du moteur, et que l'augmentation du flux, et donc l'augmentation du courant de magnétisation, soit démarrée au niveau permis par la limite de courant prédéterminée, dès que la tension du circuit intermédiaire excède la limite prédéterminée. En utilisant le freinage par le flux, conformément à l'invention, lorsque le moteur est freiné en augmentant la magnétisation du moteur, le courant de magnétisation ne peut être augmenté, au maximum, que jusqu'à une limite prédéterminée qui est fixée, en pratique, soit en fonction de la tension de sortie maximale de l'onduleur 3, soit en fonction du courant statorique maximal autorisé pour le moteur 1 compte tenu de l'échauffement du moteur. Par ailleurs, il est naturel que la tension de sortie de l'onduleur 3, dont l'augmentation provoque l'accroissement du courant de magnétisation, ne puisse être relevée que jusqu'à la valeur maximale possible pour l'onduleur. Le freinage par le flux, conformément à l'invention, est désactivé lorsque la tension uc du circuit intermédiaire 4 tombe en dessous de la limite de commande de surtension, c'est-à-dire uc-hi-lim. L'activation et la désactivation du freinage par le flux, conformément à l'invention, repose ainsi exclusivement sur le contrôle de la tension uc du circuit intermédiaire. Lorsque le flux du moteur, c'est- à-dire sa magnétisation, augmente, cet accroissement de flux doit, bien entendu, être contrôlé, le taux d'accroissement dépendant essentiellement de la constante de temps du rotor. La Fig. 2 est un exemple d'organigramme illustrant le procédé selon l'invention. Le démarrage -6- du freinage est indiqué par le repère numérique 5. Lorsque l'ordre de freinage a été reçu, le contrôle de la tension uc du circuit intermédiaire du convertisseur de fréquence est lancé conformément au bloc 6, et un test est effectué pour savoir si la tension a atteint sa valeur maximale permise uc-hi- lim. Si la tension du circuit intermédiaire n'excède pas la valeur uc-hilim, la commande passe au bloc 7, et, conformément à ce bloc, le freinage se poursuit conformément à la commande normale, et avec une magnétisation conforme à la commande normale. Par contre, si la tension du circuit intermédiaire excède la valeur uc-hi-lim, la commande passe au bloc 8, o un test est effectué pour savoir si le courant de magnétisation est supérieur à sa valeur maximale permise is-ref. Si le freinage vient juste de démarrer, il est probable que la limite de courant n'ait pas encore été atteinte, et la puissance de freinage peut être augmentée en accroissant la magnétisation, conformément à l'invention, comme l'indique le bloc 9. Ensuite, la commande revient au bloc 6 pour tester à nouveau la tension du circuit intermédiaire, et, en fonction de celle-ci, la commande passe soit au bloc 7, soit au bloc 8. Lorsque la magnétisation du moteur est augmentée, conformément à l'organigramme de la Fig. 2, il arrive plus ou moins rapidement que le courant de magnétisation ne peut plus être augmenté, la valeur maximale is-ref ayant été dépassée. Dans ce cas, la commande passe du bloc 8 au bloc 10 pour diminuer la magnétisation. Par contre, l'action de freinage se poursuivant, la tension du circuit intermédiaire finit par descendre en dessous de sa valeur limite uc- hi-lim, et le système peut alors -- 7 -- repasser du bloc 6 à la commande normale, conformément au bloc 7. REVENDICATIONS 1. Procédé de freinage pour un moteur à courant alternatif, dans le cas o le moteur à courant alternatif (1) est alimenté par un convertisseur de fréquence (4) comprenant un circuit intermédiaire (2), caractérisé en ce que, lorsque la tension du circuit intermédiaire (uc) atteint, lors du freinage, une valeur prédéterminée (uc-hi-lim), la magnétisation du moteur (1) est augmentée pour accroître les pertes thermiques du moteur, puis lorsque la tension (uc) du circuit intermédiaire redescend en dessous de ladite valeur prédéterminée (uc-hi- lim), la magnétisation supplémentaire est annulée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour accroître la magnétisation du moteur, le courant de magnétisation (is) est augmenté au maximum jusqu'à une limite prédéterminée (is-ref).