Brevet FR2814604A1 — publié le 20020329

DISPOSITIF ET PROCEDE DE COMMANDE D'UNE MACHINE ELECTRIQUE SYNCHRONE L'invention se rapporte à un dispositif et à un procédé de commande d'une machine électrique synchrone. Ces machines peuvent fonctionner en moteur, c'est-à-dire qu'elles transforment de l'énergie électrique en énergie mécanique ou en mode générateur, c'est-à-dire qu'elles transforment de l'énergie mécanique en énergie électrique. Ces machines sont notamment connues sous le nom de moteur à courant continu sans balai ou moteur synchrone à aimants alternés ou encore moteur à commutation électronique. Pour commander de telles machines on utilise couramment un ou plusieurs capteurs de position, par exemple des capteurs à effet Hall, délivrant une information représentative de la position du rotor par rapport au stator. Cette information est traitée par des moyens de commande et ces derniers pilotent l'alimentation en énergie électrique d'enroulements généralement situés au stator. Ces machines sont le plus souvent utilisées en moteur et de nombreux composants électroniques intégrés ont été développés pour commander ces machines. A titre d'exemple, on connaît le composant réalisé, sous la référence MC 33 033, par la société MOTOROLA INC. domiciliée aux Etats-Unis. Ce composant reçoit l'information de position du rotor par rapport au stator issu de trois capteurs distants de 60"ou 1200 de rotation du rotor. Ce composant permet de commander les interrupteurs électroniques, par exemple des transistors à effet de champ, d'un onduleur. Le composant permet de moduler la largeur d'impulsions de commande des interrupteurs. L'onduleur est alimenté par une tension continue et délivre trois ou quatre phases alimentant chacune un enroulement du stator. Le composant reçoit par ailleurs une consigne de vitesse et commande les interrupteurs de telle sorte que le moteur atteigne la vitesse de consigne. L'asservissement de cette vitesse est réalisé en fonction de l'information reçue des trois capteurs de position. Le composant permet de commander la machine en moteur dans les deux sens de rotation. On dit que la machine électrique fonctionne en deux quadrants. Il s'agit des quadrants d'une représentation graphique dans un repère cartésien de l'intensité du courant consommé par la machine en fonction de sa vitesse de rotation. Le composant référencé MC 33 033 ne permet de commander la machine électrique que pour un fonctionnement à l'intérieur de deux quadrants pour lesquels l'intensité du courant est positive. Pour plus de détail sur son fonctionnement, on peut consulter sa documentation technique publiée par MOTOROLA INC. La révision 3 de cette documentation a été publiée en 1996. Le fonctionnement d'une machine électrique synchrone dans le troisième et quatrième quadrant, c'est-à-dire en générateur de courant, est possible mais aucun composant de grande diffusion tel que le composant référencé MC 33 033 ne permet de commander la machine électrique dans ses quatre quadrants de fonctionnement possible. Pour ce faire, on utilise des circuits électroniques réalisés à partir de composants électroniques discrets, ce qui augmente le coût de réalisation ainsi que le volume nécessaire pour mettre en oeuvre des moyens de commande quatre quadrants d'une machine électrique synchrone. L'invention a pour but de simplifier les moyens de commande quatre quadrants. Pour atteindre ce but l'invention a pour objet un dispositif de commande d'une machine électrique synchrone comportant un rotor, un stator, au moins un capteur délivrant une première information représentative de la position du rotor par rapport au stator, des moyens de commande deux quadrants de la machine électrique en fonction de la première Information et d'une consigne de vitesse de rotation du rotor par rapport au stator, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens permettant de recopier vers les moyens de commande deux quadrants, une seconde information modifiée par rapport à la première information lorsque la vitesse de rotation de la machine est supérieure à la consigne. L'invention a également pour objet un procédé de commande d'une machine électrique synchrone comportant un rotor, un stator, au moins un capteur délivrant une première information représentative de la position du rotor par rapport au stator, procédé utilisant des moyens de commande deux quadrants de la machine électrique en fonction de la première information et d'une consigne de vitesse de rotation du rotor par rapport au stator, caractérisé en ce que le procédé consiste à : - déterminer la vitesse de rotation du rotor par rapport au stator, - comparer la vitesse de rotation par rapport à la consigne, si la vitesse de rotation est supérieure à la consigne, des seconds moyens recopient, vers les moyens de commande deux quadrants, une seconde information modifiée par rapport à la première information. Avantageusement, dans le dispositif comme dans le procédé, la seconde information modifiée est une première information antérieure délivrée par le capteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente schématiquement une machine électrique synchrone et un dispositif de commande de cette machine, dispositif conforme à l'invention ; - la figure 2 représente sous forme d'organigramme le fonctionnement des moyens susceptibles de recopier une information antérieure délivrée par le capteur ; - la figure 3 représente sous forme de tableau une succession de séquences transmises par des capteurs de position du rotor. Sur la figure 1, une machine électrique 10 comporte un rotor 11 comprenant des aimants permanents disposés de façon radiale autour d'un axe 12 du rotor 11. Les aimants forment quatre potes, deux potes nord 13 et 14 et deux potes sud 15 et 16 disposés alternativement. La machine électrique 10 comporte également un stator 17 comprenant trois enroulements 18,19 et 20 raccordés en étoile et alimentés par un onduleur 30 lui-même alimenté par une source de tension continue dont le pote positif porte le repère 31 et dont le pote négatif porte le repère 32. L'onduleur 30 comporte trois paires d'interrupteurs électroniques 33 à 38. Les deux interrupteurs de chaque paire sont connectés en série entre le pote positif 31 et le pote négatif 32. Le point commun de chaque paire d'interrupteur est relié à l'un des enroulements 18,19 ou 20. Les interrupteurs électroniques 33 à 38 sont avantageusement des transistors à effet de champ. Les six interrupteurs 33 à 38 sont commandés par des moyens de commande deux quadrants 40 qui comportent avantageusement un composant électronique intégré par exemple de référence MC 33 033 fabriqué par MOTOROLA INC. La machine électrique comporte en outre trois capteurs 21,22, 23, par exemple des capteurs à effet Hall, délivrant chacun une information représentative de la position du rotor 11 par rapport au stator 17. Ces trois capteurs transmettent leur information aux moyens de commandes deux quadrants 40 par l'intermédiaire de moyens 50 permettant de recopier vers les moyens de commande deux quadrants 40 les informations délivrées par les trois capteurs 21, 22,23. Les moyens 50 reçoivent par ailleurs une consigne 60 de vitesse de rotation de rotor 11 par rapport au stator 17. Le fonctionnement des moyens 50 est mieux décrit à l'aide de l'organigramme représenté figure 2. Lors d'une première étape 51, les moyens 50 déterminent la vitesse de rotation du rotor 11 par rapport au stator 17 à partir de l'évolution dans le temps des informations délivrées par les trois capteurs 21,22 et 23 et d'une horloge avantageusement interne aux moyens 50. Toujours lors de l'étape 51, les moyens 50 comparent la vitesse de rotation du rotor 11 à la consigne 60. Si la vitesse du rotor 11 est inférieure ou égale à la consigne 60, les moyens 50 effectuent l'étape 52. La machine électrique 10 fonctionne alors en moteur. Lors de l'étape 52, les moyens 50 se contentent de recopier les informations délivrées par les capteurs 21,22 et 23 vers les moyens de commande deux quadrants 40. La machine électrique 10 fonctionne alors dans l'un des deux premiers quadrants décrits précédemment. En revanche, si la vitesse du rotor 11 est supérieure à la consigne 60, les moyens 50 effectuent l'étape 53. Pour ralentir la rotation de la machine électrique 10, on passe alors dans un fonctionnement en générateur dans l'un des troisième ou quatrième quadrant décrit précédemment. A l'étape 53, les moyens 50 recopient par exemple les informations antérieures délivrées par les trois capteurs 21,22 et 23 vers les moyens de commande deux quadrants 40. Pour illustrer l'étape 53, prenons l'exemple d'une succession de séquences d'informations transmises par les capteurs 21,22 et 23 lorsque la machine électrique tourne. Cette succession de séquences est illustrée par la figure 3. Dans le tableau représenté sur cette figure, six lignes notées A à F représentent chacune une séquence. Le tableau comporte en outre trois colonnes représentant chacune l'information délivrée par un des capteurs 21, 22 ou 23. L'intersection d'une ligne et d'une colonne représente sous forme de niveau logique 0 ou 1, l'information délivrée par un des capteurs durant une séquence donnée. Lorsque le rotor 11 de la machine électrique 10 tourne dans un premier sens de rotation, les séquences s'enchaînent dans l'ordre alphabétique et la séquence A suit la séquence F. Lorsque la machine électrique 10 tourne dans l'autre sens, les différentes séquences s'enchaînent en sens inverse. A un instant to, les capteurs 21,22 et 23 délivrent par exemple, la séquence D et le rotor 11 tourne dans le premier sens de rotation. A l'instant suivant ti, les capteurs 21 à 23 délivrent la séquence E. Si le rotor 11 tourne à une vitesse supérieure de la consigne 60, au cours de l'étape 53, les moyens 50 recopient à l'instant to l'une des séquences qui précède la séquence D. Avantageusement les moyens 50 recopient la séquence C ou éventuellement la séquence B. A l'instant suivant, c'est-à-dire ti, si le rotor 11 tourne toujours à une vitesse supérieure à la consigne 60, les moyens 50 recopient la séquence D éventuellement la séquence C selon la séquence antérieure recopiée à l'instant to. L'expérience a montré que pour obtenir un freinage plus rapide, le choix de la séquence antérieure recopiée à l'étape 53, par exemple le choix entre la séquence précédant immédiatement la séquence délivrée par les capteurs 21 à 23 ou l'antépénultième séquence est par exemple fonction de la vitesse à laquelle tourne le rotor 11. Lorsque le rotor 11 ralentit, on peut être amené à modifier ce choix. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande d'une machine électrique (10) synchrone comportant un rotor (11), un stator (17), au moins un capteur (21, 22,23) délivrant une première information représentative de la position du rotor (11) par rapport au stator (17), des moyens de commande deux quadrants (40) de la machine électrique (10) en fonction de la première information et d'une consigne (60) de vitesse de rotation du rotor (11) par rapport au stator (17), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens (50) permettant de recopier vers les moyens de commande deux quadrants (40), une seconde information modifiée par rapport à la première information, lorsque la vitesse de rotation du rotor (11) par rapport au stator (17), est supérieure à la consigne (60). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde information modifiée est une première information antérieure délivrée par le capteur (21,22, 23). 3. Procédé de commande d'une machine électrique (10) synchrone comportant un rotor (11), un stator (17), au moins un capteur (21, 22,23) délivrant une première information représentative de la position du rotor (11) par rapport au stator (17), procédé utilisant des moyens de commande deux quadrants (40) de la machine électrique (10) en fonction de la première information et d'une consigne (60) de vitesse de rotation du rotor (11) par rapport au stator (17), caractérisé en ce que le procédé consiste à : - déterminer la vitesse de rotation du rotor (11) par rapport au stator (17), - comparer la vitesse de rotation par rapport à la consigne (60), - si la vitesse de rotation est supérieure à la consigne, des seconds moyens (50) recopient, vers les moyens de commande deux quadrants (40), une seconde information modifiée par rapport à la première information. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde information modifiée est une première information antérieure délivrée par le capteur (21,22, 23). 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que : si la vitesse de rotation est inférieure à la consigne, les seconds moyens (50) recopient, vers les moyens de commande deux quadrants (40), directement la première information délivrée par le capteur (21,22, 23). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que si la vitesse de rotation est supérieure à la consigne, des seconds moyens (50) recopient, vers les moyens de commande deux quadrants (40), l'avant dernière information délivrée par le capteur (21,22, 23). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que si la vitesse de rotation est supérieure à la consigne, des seconds moyens (50) recopient, vers les moyens de commande deux quadrants (40), l'antépénultième information délivrée par le capteur (21,22, 23).