Brevet FR3060238A1 — publié le 20180615

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de commande appliqué à un variateur de vitesse de type moyenne tension pour contrôler un moteur électrique. L'invention concerne également le système de commande mettant en oeuvre ledit procédé et le variateur de vitesse incluant ledit système de commande. Etat de la technique Un variateur de vitesse destiné à commander un moteur électrique de moyenne tension comporte une structure telle que celle décrite dans le brevet US 5,625,545. Ce type de variateur de vitesse est connecté au moteur électrique par plusieurs phases de sortie et comporte un bras de commutation connecté à chaque phase de sortie. Chaque bras de commutation comporte plusieurs cellules de puissance reliées en série. Chaque cellule de puissance comporte notamment un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus et un étage de commutation commandé par des ordres de commande en vue de fournir une tension de sortie, dite tension de sortie cellule. Chaque bras de commutation fournit une tension de sortie globale sur la phase de sortie, cette tension de sortie globale résultant des tensions de sortie cellule générées par chaque cellule de puissance du bras de commutation. Un tel variateur comporte également un contrôleur central chargé de déterminer les ordres de commande des étages de commutation de chaque cellule de puissance pour respecter une consigne appliquée en entrée, en tenant compte du courant circulant dans chaque phase de sortie et de la tension du bus continu de chaque cellule de puissance. Cependant, dans sa boucle de contrôle, le contrôleur central se base, pour chaque cellule de puissance, sur une valeur moyenne préétablie de la tension de bus continu de chaque cellule de puissance. Il en ressort que la tension appliquée réellement au moteur est en permanence erronée et non conforme à la valeur attendue. L'une des solutions serait de mesurer la tension de bus dans chaque cellule de puissance en employant un capteur de tension et de la faire remonter au contrôleur central pour le contrôle. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante pour les raisons suivantes : Elle nécessite une liaison de communication spécifique pour un transfert d'informations entre chaque cellule de puissance et le contrôleur central ; Elle nécessite l'emploi de capteurs, qui sont encombrants et coûteux ; 3060238 2 - Elle nécessite une synchronisation des mesures au niveau des cellules de puissance et des phases de sortie. Le but de l'invention est donc de proposer une nouvelle solution pour 5 déterminer la tension de bus de chaque cellule de puissance, qui soit peu encombrante, peu couteuse et qui ne nécessite pas la création d'une liaison de communication spécifique entre chaque cellule de puissance et le contrôleur central, ni une synchronisation de mesure entre les cellules de puissance. 10 Exposé de l'invention Ce but est atteint par un procédé de commande appliqué à un variateur de vitesse de type moyenne tension comprenant un transformateur, plusieurs phases de sortie connectées à un moteur électrique, ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs 15 cellules de puissance connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus et un étage de commutation commandé par des ordres de commande pour générer une tension de sortie par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie au moteur électrique, 20 résultant de la somme des tensions de sortie des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de : - Acquisition de la tension de sortie appliquée au moteur électrique sur au moins une phase de sortie ; 25 Estimation de la tension de bus de chaque cellule de puissance à partir de la tension de sortie acquise pour ladite au moins une phase de sortie et des ordres de commande appliqués audites cellules de puissance pour obtenir ladite tension de sortie mesurée. Selon une particularité, le procédé comporte une étape de mesure de la 30 tension de sortie sur ladite au moins une phase de sortie à l'aide d'un capteur de tension. Selon une autre particularité, ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en tenant compte de l'expression suivante : k=N Vout(t) = 1 Scellk x121 iusk k=1 35 Dans laquelle : 3060238 3 N correspond au nombre de cellules de puissance k du bras de commutation connecté à ladite phase de sortie du variateur de vitesse, _ Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, 5 Scellk correspond à l'ordre de commande appliqué à chaque cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie, Vbusk correspond à la tension de bus d'une cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie. 10 Selon un premier mode de réalisation, ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt [Vbus]= vo -[SC].( Vout(t) -Vout(t) Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de 15 commutation, [SC] correspond à la matrice des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation, Vout (t) correspond à la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation, _ 20 Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, vo correspond à un gain de convergence. Selon un deuxième mode de réalisation, ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : 25 -dt [Vbus] = vo - [ASC]. ( AVout(t) - AVOut(t) ) Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, [A,SC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande 30 appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, ) 3060238 4 AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur 5 ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, vo correspond à un gain de convergence. Selon un troisième mode de réalisation, ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt Pm/ = vo - [ASC]. ( AVout(t) -AVout(t) d 10 Dans laquelle : Vbus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, [A,SC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un 15 premier instant et un deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur 20 ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, déterminée lors de la transition d'un premier ordre de commande à un deuxième ordre de commande de la cellule, vo correspond à un gain de convergence. 25 L'invention concerne un système de commande d'un variateur de vitesse de type moyenne tension comprenant plusieurs phases de sortie connectées à un moteur électrique, ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs cellules de puissance connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au 30 moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus et un étage de commutation commandé par des ordres de commande pour générer une tension de sortie par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie au moteur électrique, résultant de la somme des tensions de sortie 3060238 5 des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, ledit système étant comportant : Un module d'acquisition de la tension de sortie appliquée au moteur électrique sur au moins une phase de sortie ; 5 Un module d'estimation la tension de bus de chaque cellule de puissance à partir de la tension de sortie acquise pour ladite au moins une phase de sortie et des ordres de commande appliqués audites cellules de puissance pour obtenir ladite tension de sortie mesurée. 10 Selon une particularité, le système comporte des moyens de mesure de la tension de sortie sur ladite au moins une phase de sortie comportant au moins un capteur de tension. Selon une autre particularité, ledit module d'estimation est exécuté en tenant compte de l'expression suivante : k=N 15 Vout(t) - 1 ScellkxVI iusk k=1 Dans laquelle : N correspond au nombre de cellules de puissance k du bras de commutation connecté à ladite phase de sortie du variateur de vitesse, Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de 20 sortie, Scellk correspond à l'ordre de commande appliqué à chaque cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie, Vbusk correspond à la tension de bus d'une cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie. 25 Selon un premier mode de réalisation, ledit module d'estimation exécute une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt [17bus]=vo-[SC]-( Vout(t) -17out(t) Dans laquelle : 30 Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, ) 3060238 6 - [SC] correspond à la matrice des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation, - Vout (t) correspond à la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation, ... 5 Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, vo correspond à un gain de convergence. Selon un deuxième mode de réalisation, ledit module d'estimation exécute 10 une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt [17bus]=v0-[ASC]-( AVout(t) -AVout(t) Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, 15 [ASC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier 20 instant et ledit deuxième instant, AVout(t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, vo correspond à un gain de convergence. Selon un troisième mode de réalisation, ledit module d'estimation exécute une 25 boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : el dt [1'7-bus] = vo - [ASC] - ( AVout(t) - AVout(t) ) Dans laquelle : Vbus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, 30 [ASC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, ) 3060238 7 AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, AVout(t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur 5 ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, déterminée lors de la transition d'un premier ordre de commande à un deuxième ordre de commande de la cellule, vo correspond à un gain de convergence. L'invention concerne également un variateur de vitesse de type moyenne 10 tension comprenant un transformateur, plusieurs phases de sortie connectées à un moteur électrique, ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs cellules de puissance connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée 15 une tension de bus et un étage de commutation commandé par des ordres de commande pour générer une tension de sortie par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie au moteur électrique, résultant de la somme des tensions de sortie des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, ledit variateur comprenant un système de 20 commande conforme à celui défini ci-dessus. Brève description des figures 25 D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, faite en liaison avec les figures annexées listées ci-dessous : La figure 1A représente l'architecture d'un variateur de vitesse moyenne tension et son système de commande associé ; La figure 1B représente, de manière schématique, l'architecture du premier 30 bras de commutation du variateur sur une phase de sortie reliée au moteur électrique ; La figure 2 représente l'architecture d'une cellule de puissance employée dans le variateur de vitesse moyenne tension ; - Les figures 3A et 3B représentent les formes d'ondes de tension de sortie 35 obtenues par un bras de commutation à trois cellules de puissance en série, 3060238 8 respectivement lorsque toutes les tensions de bus des cellules sont identiques à 1000V et lorsque les tensions de bus des cellules sont variables ; - La figure 4 représente l'architecture fonctionnelle d'un contrôleur central 5 employé dans le système de commande de l'invention ; - Les figures 5A à 5C représentent, sous forme de diagrammes fonctionnelles, les différentes configurations du bloc observateur employé dans l'invention ; Les figures 6A et 6B représentent des diagrammes illustrant le principe de 10 fonctionnement du bloc observateur tel que représenté sur la figure 5C. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L'invention s'applique à un variateur 10 de type moyenne tension, destiné à 15 commander un moteur électrique et ayant une architecture telle que celle représentée sur la figure 1. En références aux figures 1A à 3, cette architecture comporte les particularités suivantes : Un transformateur 100 comprenant un enroulement primaire destiné à être 20 connecté à une source d'alimentation fournissant une tension alternative (AC) et plusieurs enroulements secondaires. Plusieurs phases de sortie (référencées 1, 2, 3 sur la figure 1A) connectées au moteur électrique M, par exemple trois phases de sortie. Plusieurs bras de commutation reliés chacun à une phase de sortie (1, 2, 25 3) distincte et commandés pour y appliquer une tension de sortie. Chaque bras de commutation comporte plusieurs cellules de puissance d'une topologie identique reliées en série entre elles. Sur les figures 1A et 1 B, les cellules de puissance sont référencées "cellik" avec i correspondant à la phase de sortie à laquelle la cellule de puissance est 30 connectée et k la référence de la cellule de puissance sur le bras de commutation. Dans la suite de la description, de manière générale, chaque cellule de puissance est référencée "cellk" pour exprimer qu'elle peut faire partie de n'importe quel bras de commutation. 3060238 9 Chaque cellule de puissance cellk comporte une entrée connectée à un triplet d'enroulement secondaire distinct du transformateur 100. Chaque cellule de puissance comporte un bus continu d'alimentation comprenant au moins un condensateur de bus Cbus définissant une 5 tension de bus continu Vbusk et un étage de commutation INVk. L'étage de commutation INVk de chaque cellule de commutation est un onduleur monophasé (type DC/AC) composé d'au moins quatre interrupteurs de puissance commandés pour convertir la tension de bus continu en une tension variable. 10 Les interrupteurs de puissance sont associés par paire pour former deux bras de commutation distincts, référencés bras R et bras L. Chaque bras est connecté en entrée à la source de tension continue formée par le condensateur de bus Cbus et le point milieu de chaque bras forme une borne de sortie de l'étage de commutation. Les deux interrupteurs d'un 15 même bras sont toujours dans des états complémentaires. Chaque cellule de puissance comporte avantageusement en entrée un étage redresseur RECk de type AC/DC, par exemple formé d'un pont de diodes, relié par l'entrée de la cellule de puissance à un triplet d'enroulement secondaire (sur la figure 2 trois phases d'entrée). L'étage 20 redresseur RECk est chargé de convertir la tension alternative fournie par la source d'alimentation en une tension continue. Chaque cellule de puissance cellk est associé à un contrôleur local LC qui comporte notamment des circuits de protection, des moyens de dialogue avec un contrôleur central MC et des moyens d'alimentation. 25 Un contrôleur central MC est chargé de déterminer les ordres de commande Scellk des interrupteurs de chaque cellule de puissance cellk et les transmet à chaque contrôleur local LC pour application. Chaque contrôleur local LC transmet au contrôleur central MC des informations logiques sur l'état de fonctionnement de la cellule de 30 puissance à laquelle il est associé. L'étage de commutation INVk de chaque cellule de puissance est commandé selon les ordres de commande définis par le contrôleur central 3060238 10 MC de manière à générer une tension de sortie Vcellk entre ses deux bornes de sortie, désignée tension de sortie cellule. Selon l'état des interrupteurs de puissance de l'étage de commutation, la tension de sortie Vcellk d'une cellule de puissance peut prendre trois 5 valeurs distinctes qui sont +Vbus, -Vbus et 0. La tension de sortie Vout fournie au moteur M sur une phase de sortie par un bras de commutation résulte de la somme des tensions de sortie cellule fournies par les cellules de puissance de ce bras de commutation (figure 1 B). 10 Une commande décalée entre les cellules de puissance permet de générer une tension de sortie multiniveaux (voir également figures 3A et 3B) Le contrôleur central MC définit les ordres de commande Scellk à appliquer aux interrupteurs de puissance de l'étage de commutation de 15 chaque cellule de puissance cellk en vue de respecter une consigne à appliquer au moteur M, cette consigne pouvant être une vitesse et/ou un couple. Pour cela, il tient compte du courant qui circule dans chaque phase de sortie et d'une valeur de tension de bus continu de chaque cellule de puissance cellk . 20 Le contrôleur central MC comporte au moins un microcontrôleur destiné à exécuter des modules logiciels, notamment pour mettre en oeuvre ses différents blocs fonctionnels, qui seront décrits ci-dessous en liaison avec la figure 4. 25 Tenant compte de l'architecture décrite ci-dessus, l'invention vise à proposer une solution pour estimer la tension de bus continu Vbusk de chaque cellule de puissance cellk du variateur de moyenne tension tel que défini ci-dessus. Comme décrit dans la partie introductive de la description, le contrôleur central MC se base généralement sur une valeur moyenne préétablie de tension de bus continu qui est 30 identique pour toutes les cellules de puissance d'un même bras de commutation. Cependant, il s'avère que cette tension de bus n'est pas toujours constante. La tension de sortie Vout appliquée par chaque bras de commutation au moteur se trouve donc être erronée et non conforme à la valeur attendue. Par ailleurs, la non connaissance de la tension de bus de chaque cellule de puissance ne permet pas d'assurer un contrôle 3060238 11 satisfaisant de la tension lors des phases de régénération de l'énergie électrique résultant de la décélération du moteur. La figure 3A représente une forme d'onde de tension de sortie obtenue par un bras de commutation à trois cellules en série, avec une tension de bus identique de 1000V pour chaque cellule de puissance. La figure 3B 5 représente une forme d'onde pour la même structure mais avec une tension de bus variable entre chaque cellule de puissance. On comprend de ces deux figures 3A et 3B qu'il est impératif de tenir compte de la variation de la tension de bus Vbusk de chaque cellule de puissance. Le contrôleur central MC doit donc être apte à utiliser une valeur de tension de bus pour chaque cellule qui soit la plus précise possible pour assurer 10 des tensions de sortie adaptées à la consigne. Pour cela, l'invention utilise le principe que la tension de sortie Vout appliquée sur une phase de sortie est continument une combinaison des tensions de bus de chaque cellule de puissance et des ordres de commande appliqués aux cellules. 15 Dans la suite de la description, l'invention s'applique à une cellule k d'un bras de commutation du variateur. Il faut comprendre que la tension de sortie Vout générée par ce bras de commutation résulte de la commutation de l'ensemble des cellules k reliées en série sur ce bras de commutation. La cellule de puissance présente une tension de bus Vbusk. Le contrôleur central MC est destiné à mettre en oeuvre le 20 procédé de commande de l'invention pour estimer la tension de bus Vbusk de chaque cellule k du variateur 10. Pour chaque cellule de puissance cellk, nous pouvons noter la tension de sortie cellule Vcellk générée en fonction de sa tension de bus Vbusk et des ordres de 25 commande des bras de son étage de commutation : Vcel& = (Sc _Lk - SC _Rk )*Vbusk = Scellk*Vbusk Avec : Sc _x les ordres de commande des deux bras L et R de l'étage de commutation INVk d'une cellule de puissance k et indiqués Scellk pour la 30 cellule de puissance k ; - Vbusk la tension de bus de la cellule k ; 3060238 12 La tension de sortie Vout d'un bras de commutation du variateur, incluant N cellules de puissance k reliées en série, s'écrit : k=N k=N Vout(t) = Vcell,(t) =Sce14(t)*Vbusk(t) k=1 k=1 5 Donc la tension de sortie Vout générée par un bras de commutation est directement dépendante des tensions de bus Vbusk des cellules de puissance du bras et des ordres de commandes Scel appliqués aux cellules de puissance du bras sachant que [Sce/i, =( Sc_Lk -Sc_Rk ne peut prendre que les valeurs -1, 1 ou 0. Pour une application triphasée et pour chaque phase de sortie, nous pouvons 10 écrire les tensions simples des trois bras (ou tensions composées phase-neutre) : k=1\1 V1 (t)= 1Scellik(t)*Vbusik(t) k=1 k=1\1 V 2(t) = 1Scell,(t)*Vbus2k(t) k=1 k=1\1 V 3(t) = 1Sce113k(t)*Vbus3k(t) k=1 Selon l'invention, la tension de bus Vbusk de chaque cellule de puissance est estimée de manière individuelle. Cette estimation est avantageusement réalisée par le contrôleur central MC qui dispose déjà de l'information des ordres de commande Scellk 15 de chaque cellule de puissance k et qui doit connaître la tension de bus de chaque cellule de puissance pour générer chaque tension de sortie. En référence à la figure 4, le contrôleur central MC présente la structure fonctionnelle ci-dessous. Il comporte : 20 - Un bloc B1 calculateur des tensions Ce bloc a pour objectif de fournir les tensions de référence à appliquer au moteur à travers une réalisation par l'électronique de puissance. Il représente classiquement ce qui est appelé la loi de commande du moteur. 25 - Un bloc B2 gestion du potentiel neutre Ce bloc a pour objectif d'utiliser le degré de liberté supplémentaire fourni par la structure triphasée pour maximiser l'amplitude de tension de sortie, optimiser des critères de conversion de puissance. 3060238 13 - Un bloc B3 de normalisation Ce bloc a pour objectif de transformer la valeur de tension à réaliser en pourcentage de temps de cycle à réaliser sur les différents niveaux de tensions de sorties des cellules de puissance. 5 - Un bloc B4 de génération MLI (Modulation de Largeur d'Impulsions) Ce bloc a pour objectif de réaliser les ordres de commande des interrupteurs de puissance des cellules de puissance. 10 - Un bloc B5 de contrôle de puissance Ce bloc a pour objectif de protéger les cellules de puissance par un contrôle des transferts d'énergie entre le système mécanique et le système électrique. - Un bloc observateur OBS 15 Ce bloc observateur a pour objectif de fournir des observations (au sens automatique) des tensions bus des cellules de puissance tandis que ces grandeurs ne sont pas mesurées. Ces observations se basent sur les mesures de tensions aux bornes du moteur, ainsi que la connaissance des ordres de commande envoyés aux cellules de puissance. 20 Selon l'invention, le bloc observateur OBS peut être mis en oeuvre suivant plusieurs configurations distinctes qui sont décrites ci-dessous. La réalisation du bloc observateur est décrite de manière détaillée dans le cas 25 d'un bras de commutation du variateur mais le principe est généralisable à un nombre quelconque de bras. Le bloc observateur comporte avantageusement un ou plusieurs modules logiciels exécutés par le contrôleur central pour mettre en oeuvre le procédé de commande de l'invention. Le bloc observateur s'appuie ainsi au moins sur un module 30 d'acquisition des valeurs de tension de sortie Vout mesurées sur chaque phase de sortie du variateur de vitesse et sur un module d'estimation de la tension de bus de chaque cellule de puissance des bras de commutation du variateur. Le module d'estimation comporte lui-même plusieurs modules de calcul et de détermination détaillés ci-dessous pour les différentes boucles de régulation mises en oeuvre selon la 35 configuration du bloc observateur OBS qui est adoptée. 3060238 14 Bloc Observateur - "le' configuration Cette première configuration s'appuie sur l'expression de la tension de sortie 5 estimée en fonction des tensions de bus estimées des cellules de puissance (le caractère A pour indiquer l'aspect estimation de la grandeur) : k=N VOUt (t) = ScellkxVI iusk k=1 qui s'écrit sous forme matricielle : Vout(t) = [SC] TxPbusi Avec T qui dénote l'opération de transposition ; 10 Les deux matrices sont les suivantes : [sc] = Scelle ScellN Pbusi = Vbus1 12busN Il vient l'expression générale suivante : 15 -d dt rilbusi=vo-[SC]-( Vout(t) -Vout(t) Avec vo un gain réglable de convergence entre les grandeurs estimées et réelles. Cette première configuration du bloc observateur se présente ainsi sous la forme de la boucle de régulation représentée dans sa forme générale en figure 5A. 20 Dans cette boucle, le bloc observateur OBS est explicité pour un bras de commutation du variateur, destiné à générer une tension de sortie Vout. La boucle de régulation comporte les particularités suivantes : Elle comporte un module de détermination de la différence Vout(t) -Vout(t) entre la tension de sortie mesurée générée par le bras 25 de commutation et la tension de sortie estimée générée par le bras ; r,-;, Elle comporte un module de calcul de l'expression de dt -lybus] selon d l'expression définie ci-dessus en tenant compte des ordres de commande appliqués à chaque cellule k du bras de commutation ; 3060238 15 Elle comporte un module d'intégration afin d'obtenir la tension de bus estimée Vbus k recherchée pour chaque cellule k ; La tension de sortie estimée 1?out(t) d'un bras de commutation est obtenue à partir des ordres de commande [SC] appliqués aux cellules de 5 puissance cellk de ce bras de commutation et de la tension de bus estimée Vbus k de chaque cellule k du bras de commutation considéré et obtenue en sortie de la boucle de régulation ; 10 Bloc Observateur - 2ème configuration De même, cette deuxième configuration s'appuie également sur l'expression de la tension de sortie estimée : k=N VOUt(t) = 1 Scellkx121 9usk k=1 15 qui s'écrit sous forme matricielle : i7out(t) = [SC] TxPbusi avec T qui dénote l'opération de transposition, [sc] = Scelle Scell, [Vbus] = Vbus1 12bus, Dans cette configuration, l'observation n'est plus instantanée mais réalisée 20 entre deux instants t et Ts. On a ainsi : AVout(t)= Vout(t)- Vout(t -Ts) =[SC(t)- SC (t - Ts)1T x[1-1- ius(t)] Avec ASC = SC(t)- SC(t -Ts) AVout(t) =Vout(t) -Vout(t -Ts) 25 II vient l'expression générale suivante : -dt [Vbus] =Vo - [Md ( AVout(t) - AVout(t) Avec vo un gain réglable de convergence. ) 3060238 16 Cette deuxième configuration du bloc observateur se présente ainsi sous la forme de la boucle de régulation représentée dans sa forme générale en figure 5B. La boucle comporte ainsi les particularités suivantes : Elle comporte un module de détermination de la différence ASC entre les 5 ordres de commande appliqués aux cellules de puissance à l'instant t et les ordres de commande appliqués aux cellules de puissance à l'instant tTs ; Elle comporte un module de détermination de la variation de tension AVout (t) entre la tension de sortie mesurée à l'instant t pour le bras de 10 commutation et la tension de sortie mesurée à l'instant t-Ts pour ce même bras de commutation ; Elle comporte un module de détermination de la variation de tension de sortie estimée AVout(t) à partir de ASC et de la tension de bus estimée r/bus k pour chaque cellule de puissance et obtenue en sortie de la 15 boucle de régulation ; Elle comporte un module de détermination de la différence entre AVout(t) et AVout (t) ; r,-;, - Elle comporte un module de calcul de l'expression de dt -11/ bus] selon d l'expression définie ci-dessus : 20 dt Pm/ = vo - [Md AVout(t) - AVout(t) ; Bloc Observateur - 3ème configuration Cette troisième configuration se base sur le principe développé pour la 25 deuxième configuration ci-dessus, c'est-à-dire : AVout(t)=i7out(t)-Vout(t -Ts) =[SC(t)- SC (t -Ts)1Tx[Ûbus(t)] La plupart du temps, les ordres de commande sont constants, ce qui rend le système inobservable. 30 Sur changement d'un ordre de commande, il est cependant possible de disposer d'une mesure directe de la tension bus de la cellule de puissance cellk pour laquelle le changement d'ordre de commande a lieu. 3060238 17 Sans perte de généralité, en considérant une commutation de la cellule de puissance k, on obtient au moment de la transition : AVout (t)= Vout (t)- fout (t - Ts) =±lx[Vbusk(t) .1 5 Dans laquelle le signe + ou - dépend du type de transition (front montant ou front descendant). La variation de la tension de sortie estimée AVout (t) est alors directement impactée par la commutation de la cellule de puissance k. 10 - - Nous parlons ici de valeur instantanée pour Vout(t) et Vout(t -Ts) . Mais il est entendu que : _ - Vout(t -Ts) peut être toute représentation de la tension moteur entre la dernière transition sur le signal SC et la transition en cours de traitement. 15 - Vout(t) peut être toute représentation de la tension moteur entre la prochaine transition sur le signal SC et la transition en cours de traitement. Lors d'une commutation de la cellule k, le signal Vbusk(t) est calculé par la formule suivante : Vbusk (t') = ± 1 x [Vout (t) - Vout (t - Ts)] 20 Dans laquelle l'instant de calcul t' peut varier entre t pour le cas des valeurs instantanées, et t+Ts pour le cas des valeurs moyennées sur une période d'échantillonnage Ts. Les figures 6A et 6B illustrent le principe d'une observation instantanée de la commutation entre les instants t-Ts et l'instant t, respectivement dans le cas où la 25 variation de tension de sortie résulte de la différence de tension mesurée sur une transition à deux instants déterminés et dans le cas où la variation de tension résulte de la différence de tension entre deux valeurs moyennes déterminées sur une période d'échantillonnage Ts. Les figures 6A et 6B montrent chaque transition, dans le cas d'un front de tension descendant et d'un front montant (illustrés par les flèches). 30 Cette troisième configuration du bloc observateur se présente ainsi sous la forme de la boucle de régulation représentée dans sa forme générale en figure 5C. Elle reprend les mêmes principes que celle de la deuxième configuration décrite ci-dessus, 3060238 18 en y ajoutant un module M1 de détection de transition des ordres de commande pour déterminer la variation de la tension de sortie estimée 3,1'7-Out (t) . 5 L'invention présente ainsi de nombreux avantages. Elle permet, dans une architecture telle que celle d'un variateur de moyenne tension à plusieurs cellules de puissance, de s'affranchir de l'emploi de capteurs de tension au niveau de chaque cellule pour déterminer la tension de bus. Ainsi, aucune solution de communication n'est à prévoir pour le transfert de cette information vers le contrôleur central. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de commande appliqué à un variateur de vitesse (10) de type moyenne tension destiné à la commande d'un moteur électrique et comprenant un transformateur (100), plusieurs phases de sortie (1, 2, 3) connectées à un moteur électrique (M), ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs cellules de puissance (cellk) connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus (Vbusk) et un étage de commutation (INVk) commandé par des ordres de commande (Scellk) pour générer une tension de sortie (Vcellk) par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie (Vout) au moteur électrique, résultant de la somme des tensions de sortie des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de : Acquisition de la tension de sortie (Vout) appliquée au moteur électrique sur au moins une phase de sortie ; Estimation de la tension de bus (Vbusk) de chaque cellule de puissance (cellk) à partir de la tension de sortie (Vout) acquise pour ladite au moins une phase de sortie et des ordres de commande (Scellk) appliqués audites cellules de puissance pour obtenir ladite tension de sortie mesurée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure de la tension de sortie (Vout) sur ladite au moins une phase de sortie à l'aide d'un capteur de tension. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en tenant compte de l'expression suivante : k=N Vout(t) = 1 Scellk x121 iusk k=1 Dans laquelle : N correspond au nombre de cellules de puissance k du bras de commutation connectée à ladite phase de sortie du variateur de vitesse, Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, 3060238 20 Soellk correspond à l'ordre de commande appliqué à chaque cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie, Vbusk correspond à la tension de bus d'une cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie. 5 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : -dt [17bus]=vo-[SC]-( Vout(t) -17out(t) 10 Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, [SC] correspond à la matrice des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation, 15 Vout (t) correspond à la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation, Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, vo correspond à un gain de convergence. 20 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt [17bus] =Vo - [Md ( AVout(t) - Al7Out(t) Dans laquelle : 25 Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, [A,SC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, 30 AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, ) ) 3060238 21 Af7Out (t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, vo correspond à un gain de convergence. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite 5 étape d'estimation est mise en oeuvre en appliquant une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt Pm/ = vo - [Md ( AVout(t) - Al7Out(t) ) d Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de 10 commutation, [A,SC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur 15 ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, Af7Out (t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, déterminée lors de la transition d'un premier ordre de commande à un 20 deuxième ordre de commande de la cellule, vo correspond à un gain de convergence. 7. Système de commande d'un variateur de vitesse (10) de type moyenne tension comprenant plusieurs phases de sortie (1, 2, 3) connectées à un moteur 25 électrique (M), ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs cellules de puissance (cellk) connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus (Vbusk) et un étage de commutation (INVk) 30 commandé par des ordres de commande (Scellk) pour générer une tension de sortie (Vcellk) par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie (Vout) au moteur électrique, résultant de la somme des 3060238 22 tensions de sortie des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comporte : Un module d'acquisition de la tension de sortie (Vout) appliquée au moteur électrique sur au moins une phase de sortie ; 5 Un module d'estimation la tension de bus (Vbusk) de chaque cellule de puissance (cellk) à partir de la tension de sortie (Vout) acquise pour ladite au moins une phase de sortie et des ordres de commande (Scellk) appliqués audites cellules de puissance pour obtenir ladite tension de sortie mesurée. 10 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la tension de sortie (Vout) sur ladite au moins une phase de sortie comportant au moins un capteur de tension. 9. Système selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit module 15 d'estimation est exécuté en tenant compte de l'expression suivante : k=N Vout(t) = 1 Scellk XVI iusk k=1 Dans laquelle : N correspond au nombre de cellules de puissance k du bras de commutation connectée à ladite phase de sortie du variateur de vitesse, 20 Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, Scellk correspond à l'ordre de commande appliqué à chaque cellule de puissance k du bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie, Vbusk correspond à la tension de bus d'une cellule de puissance k du 25 bras de commutation connecté sur ladite phase de sortie. 10. Système selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit module d'estimation exécute une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : 30 -d dt rilbusl= vo.[SC].( Vout(t) -17out(t) ) Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, 3060238 23 - [SC] correspond à la matrice des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation, - Vout (t) correspond à la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation, ... 5 Vout(t) correspond à la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie, vo correspond à un gain de convergence. 11. Système selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit module d'estimation exécute une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression 10 suivante : dt [17bus]=v0-[ASC]-( AVout(t) -AVout(t) ) Dans laquelle : Ébus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de commutation, 15 [ASC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier 20 instant et ledit deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, vo correspond à un gain de convergence. 12. Système selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit 25 module d'estimation exécute une boucle de régulation s'appuyant sur l'expression suivante : dt [1719us]= vo -[ASC]-( AVout(t) -AVout(t) Dans laquelle : - Vbus correspond à la tension de bus d'une cellule dudit bras de 30 commutation, ) 3060238 24 [ASC] correspond à la matrice des variations des ordres de commande appliqués aux cellules de puissance dudit bras de commutation entre un premier instant et un deuxième instant, AVout (t) correspond à la variation de la tension de sortie générée sur 5 ladite phase de sortie par ledit bras de commutation entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, AVout(t) correspond à la variation de la tension de sortie estimée sur ladite phase de sortie entre ledit premier instant et ledit deuxième instant, déterminée lors de la transition d'un premier ordre de commande à un 10 deuxième ordre de commande de la cellule, vo correspond à un gain de convergence. 13. Variateur de vitesse (10) de type moyenne tension comprenant un transformateur (100), plusieurs phases de sortie (1, 2, 3) connectées à un moteur électrique (M), ledit variateur de vitesse comprenant plusieurs bras de 15 commutation, chaque bras de commutation comprenant plusieurs cellules de puissance (cellk) connectées en série sur chaque phase de sortie, chaque cellule de puissance comprenant au moins un bus continu d'alimentation sur lequel est appliquée une tension de bus (Vbusk) et un étage de commutation (INVk) commandé par des ordres de commande (Scellk) pour générer une tension de 20 sortie (Vcellk) par cellule, chaque bras de commutation du variateur fournissant une tension de sortie (Vout) au moteur électrique, résultant de la somme des tensions de sortie des cellules de puissance connectées en série sur le bras de commutation, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande conforme à celui défini dans les revendications 7 à 12. 25 30