Brevet FR2962810A1 — publié le 20120120

La présente invention concerne un procédé de détection de panne d'un alternateur. L'invention est applicable à différents types d'alternateurs et, notamment, aux alternateurs à aimant permanent ou PMA de l'anglais « Permanent Magnet Alterna- tor », avec ou sans neutre. Dans les avions, sont présents des calculateurs alimentés par un alternateur triphasé entraîné par le moteur de l'avion. L'alternateur est relié au calculateur par un dispositif d'alimentation mettant en oeuvre une commande de type à modulation de largeur d'impulsion ou MLI, plus connue sous l'abréviation PWM de l'anglais « Pulse Width Modulation ». Le dispositif comprend un étage de commande et un étage de puissance. L'étage de commande reçoit un signal de consigne et fournit, à l'étage de puissance, un signal de commande modulé selon un rapport cyclique prédéterminé. L'étage de puissance est relié, d'une part, à l'alternateur via un filtre et un redresseur et, d'autre part, au reste du calculateur auquel l'étage de puissance fournit une tension correspondant au signal de commande. A cette fin, l'étage de puissance comprend par exemple au moins un transistor de découpage piloté par le signal de commande. Une boucle de régulation est prévue pour garantir les performances exigées par le calculateur (en terme de précision et de temps de réponse). Dans cette application, où une défaillance du calculateur pourrait avoir des conséquences considérées comme critiques, l'une des préoccupations principales est la détection des pannes et, de préférence, l'identification des composants défaillants. Il est ainsi connu de réaliser une détection de panne à partir d'une mesure de tension réalisée pour cha- que phase de l'alternateur, par exemple une tension nulle sur une phase étant révélatrice de la défaillance de cet-te phase. Il est aussi possible de révéler sept cas de panne (trois cas de pannes individuelles, trois cas de pannes simultanées de deux phases et un cas de panne si- multanée de toutes les phases). Ceci permet bien d'identifier la phase défectueuse mais pas d'identifier le type de panne à savoir court-circuit d'une phase avec la masse, court-circuit entre phase ou circuit ouvert dans la phase. Un but de l'invention est de fournir un moyen simple permettant de détecter et d'identifier des défaillances lors de l'alimentation d'une charge par un alternateur. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de détection de panne d'un alternateur fournissant un courant électrique triphasé à une charge, le pro-cédé comprenant les étapes de : - déterminer un rapport cyclique de chacune des phases en sortie de l'alternateur, - déterminer un déphasage entre les phases en sortie de l'alternateur, - déterminer une présence de panne en fonction du déphasage et d'une comparaison des rapports cycliques. La détection de panne est réalisée en utilisant le rapport cyclique qui est une grandeur représentative de l'équilibre des phases de l'alternateur. La valeur du rapport cyclique sur chaque phase et la comparaison du rapport cyclique entre phases, associé au déphasage entre phases, permet d'identifier une phase défaillante et d'identifier le type de panne : à savoir un circuit ou-vert ou un court-circuit entre phases ou avec la masse ou le neutre. Avantageusement, la tension en sortie de l'alternateur est transformée en signal carré avant dé- termination du rapport cyclique et du déphasage. Le signal carré est configuré pour conserver le rapport cyclique et la phase et permet plus facilement le traitement ultérieur en vue d'en extraire ceux-ci qu'avec un signal sinusoïdal. De préférence, la tension en sortie de l'alternateur est filtrée avant détermination du rapport cyclique et du déphasage. La tension dépend de la vitesse de rotation de l'alternateur de sorte qu'aux faibles vitesses de rota- tion la tension n'est pas exploitable par la charge et est éliminé par le filtrage. L'invention a également pour objet un dispositif d'alimentation, comportant un étage de commande, un étage de puissance, et un module de détection de panne agencé pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront, à la lecture de la description qui suit, d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un dis-positif d'alimentation conforme à l'invention, - la figure 2 est un tableau illustrant les di- vers cas de panne. En référence aux figures, l'invention concerne un dispositif d'alimentation, généralement désigné en 1, destiné à relier un alternateur 50 à une charge 100 pour alimenter celle-ci. L'alternateur 50 est agencé pour fournir un courant triphasé dont la tension est fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur. La charge 100 est par exemple un calculateur tel que ceux qui sont embarqués sur les avions pour assurer le fonctionnement des organes mécaniques de celui-ci, comme les moteurs. Le dispositif d'alimentation, généralement désigné en 1, comporte un étage de commande 2, un étage de puissance 3, et un module de détection de panne 4. L'étage de puissance 3 a une entrée reliée à des moyens de liaison 5 à l'alternateur 50 via un filtre 6 et un redresseur 7. L'étage de commande 2 est agencé pour fournir de façon connue en elle-même à l'étage de puissance 3 un si- gnal de commande modulé selon un rapport cyclique prédéterminé en fonction d'un signal de consigne (le signal de commande est de type MLI - modulation de largeur d'impulsion). L'étage de puissance 3 comprend de manière connue en elle-même des transistors ayant une entrée de commande recevant le signal de commande pour piloter les transis-tors dans leur état de conduction et leur état de blocage en fonction du rapport cyclique. Le courant passant dans les transistors est transmis à la charge 100. Le module de détection est relié à la sortie du filtre 6 via une unité de conditionnement 8 agencée pour transformer le signal sinusoïdal sortant du filtre en un signal carré comportant le même rapport cyclique et la même phase que le signal d'origine. Le module de détection 4 est agencé pour mettre en oeuvre un procédé de détection de panne. Ce procédé comprend les étapes de : - déterminer le rapport cyclique de chacune des phases en sortie de l'alternateur, - déterminer un déphasage entre les phases en sortie de l'alternateur, - déterminer une présence de panne en fonction du déphasage, de la valeur du rapport cyclique sur chaque phase, et de la comparaison des rapports cycliques entre phases. Ceci permet de détecter des pannes de l'alternateur et l'information correspondante est envoyée au poste de pilotage par le module de détection 4. En mode nominal de fonctionnement, le déphasage entre les phases A et B, ou DephAB, est égal au déphasage entre les phases B et C, ou DephBC, et vaut 120° tandis que le déphasage entre les phases A et C, ou DephAC, vaut 240°. Le tableau de la figure 2 résume les différents cas de panne. Les cas de panne de la phase A vont maintenant être listés. Le court-circuit de la phase A avec le neutre, ou court-circuit externe noté PhaseA_ cc_ neutre, est révélé lorsque le rapport cyclique de la phase B, ou RCB, est égal au rapport cyclique de la phase C, ou RCC, tandis que le rapport cyclique de la phase A, ou RCA, est inférieur à RCB. Le court-circuit de la phase A avec la masse, ou court-circuit interne noté PhaseA_ cc_ masse, est révélé lorsque RCA vaut 0% tandis que RCB est égal à RCC et DephBC est égal à 60°. Un court-circuit entre les phases A et B, noté PhaseA&B_cc, est révélé lorsque les trois rapports cycli- ques sont égaux et DephAB est nul. Un court-circuit entre les phases A et C, noté PhaseA&C_cc, est révélé lorsque les trois rapports cycliques sont égaux et DephAC est nul. Un circuit-ouvert de la phase A, noté PhaseA_CO, est révélé lorsque RCA est égal à 0%, RCB est égal à RCC et DephBC vaut 180°. Un court-circuit des phases A et B avec la masse, noté PhaseAB_cc_masse, est révélé lorsque RCA est égal à RCB et RCC est égal à 0%. Un court-circuit des phases A et B avec le neu- tre, noté PhaseAB_cc_neutre, est révélé lorsque les trois rapports cycliques sont égaux et DephAB est nul. Un circuit-ouvert des phases A et B, noté PhaseAB_CO, est révélé lorsque les trois rapports cycliques sont égaux à 0%. Un court-circuit des phases A et C avec la masse, noté PhaseAC_cc_masse, est révélé lorsque RCA=RCC et RCB= 0%. Un court-circuit des phases A et C avec le neu- tre, noté PhaseAC_cc_neutre, est révélé lorsque les trois rapports cycliques sont égaux et DephAC est nul. Un circuit-ouvert des phases A et C, noté PhaseAC_CO, est révélé lorsque les trois rapports cycliques sont égaux à 0%. Une défectuosité de toutes les phases se traduit également par l'égalité de tous les rapports cucliques à 0%. Il est facile de déduire les autres cas de pannes affectant les phases B et C respectivement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, le dispositif d'alimentation peut avoir une structure différente de celle décrite tant que ladite structure permet la mise en oeuvre du procédé de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de détection de panne d'un alternateur (50) fournissant un courant électrique triphasé à une charge (100), caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes de : - déterminer un rapport cyclique des phases en sortie de l'alternateur sur chacune des phases de celui-ci, - déterminer un déphasage entre les phases en sortie de l'alternateur, - déterminer une présence de panne en fonction du déphasage et d'une comparaison des rapports cycliques. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tension en sortie de l'alternateur (50) est transformée en signal carré avant détermination du rapport cyclique et du déphasage. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tension en sortie de l'alternateur (50) est filtrée avant détermination du rapport cyclique et du déphasage. 4. Dispositif d'alimentation (1) comportant des moyens de liaison (3) à un alternateur triphasé (50), un étage de commande (2), un étage de puissance (3), et un module de détection de panne (4) agencé pour mettre en oeuvre un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans la-quelle entre les moyens de liaison (5) et l'étage de puissance (3) sont montés un filtre (6) et un redresseur (7), le module de détection (4) étant relié pour recevoir la tension après filtrage mais avant redressement. 6. Dispositif selon la revendication 4, dans le-quel le module de détection (4) comprend en entrée une unité de conditionnement (8) agencée pour transformer en signal carré la tension.