Brevet FR3083321A1 — publié le 20200103

L'invention ronce e Le d laine des capteurs de cou- rant à vanne de flux; ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Un capteur de courant a rie de flux il 1 t d'un mutorinu magnétique formant un noyau ria- gnétiq e de se saturer à partir d'un certain niveai d'excitation magnétique. En reference e la figure 1, pour utï c_amp magneBque H croissant, la pente de la fonction de transfert entre le champ magnétique et induction magnétique L diminue grandement à partir d'une valeur dite de saturation du noyau magnétique. La valeur de sa _ t i on,igare 1, correspond aux intervalles AH AB. En referetee aux idures 2 dc courant vanne de flux classirue 1 de l e à mesurer t courant pm circulant sur tan rondunctear_, un générateur de signauxrectangulaires 2 applique une tension d' excitation etanguluirr Veux aux bornes d' un cule- ment d'excitation 3 en oulé autour d'un noyau magn 4. Lei courant cV excitation lex circulant dans l'enroule ent excitation 3 est mesare par un modu.se de mesure 5. On détecteur de crêtes 6, relié au module de mesure 5, fournit deux informations : le niveau ne satu ration et la différence des courants de crête du courant d'excitation Ie,. Le niveau de saturation permet d'asservir l'amplitude de la tension d'excitation Vex. La différence des courants de crête du Courant d'excitation Iex permet d'estimer le courant à mesurer Ln et servir, via un convertisseur de tension en ant 7, 1 amplitude d'un ccuran de demagnétisatïon irai circule dans un enroulement de dem,agnet Jon 0 et qui permet d com enser g que produitdais - noLL/eu magne tique 4 par le courant e mesurer Im. Les capteurs courant à vannelux légiés dans ucertain nombre c C'est no- 2 tamment le Las pour la ULO d'un cduran cire un organe de coupure de Lypo SSPC (pour « Solid otate Porollor ») a ûvs ination d'un équipement utilisa- la mesure d'un courant cî rculant dans organe de conversion d'énergie de type PEll (Pour « Po- _ c Module ») relié à une Phase d'an moteur, OBJET DE L'INVENTION L'invention a poux objet d'améliorer lité industrielle et de recuire le coût' urant à vanne de flux. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, o i f ropose capteur de courant vanne de flux P t un noyau magnétique qui en lequel 15 circule un courait urer, 1.1 ent cc mesure, un circuit d'exc itation --nie:ce pour génér un si al. d'excitation numérique, un circuit d'acqu_sitïon compre 21aüb un convertisseur analogique numérique et agence pour uérir ur,e tension de mesure analogique aux bornes de 20 l'enroulement de mesure et Pour produire un sï yfial de ne sure numérique, un circuit asservissement de démagnéti- sation agencé pour produire, à paraitdu signai de mesure numérique, un signal de démagné isation numérique destiné à comPenser un flux magnétique produit par le courant à 25 mesurer, un sommateur agencé pour sommer le signal d'excitation numérique et le signal de démagnétisation numérique de Manière à obtenir un signal d'injection nu merique, et un circuit d'injection comprenant un conver issour numérique analogique et agencé pour produire un orant' xcita ion analogique a ParLlr du s nal numéri e injecter le courant tation analogique dan- l'unirculement de mesure. Le uapLuui du u vanne de flux selon invention c un un enrouleur 35 qui permeL s la fois die le noyau n u de eu Lin wer E ectron b e réproduc un canteur de 0 c.0 d de gnétiser le noyau magnétique et d'acquérir la tension de mesure analogique pour ébLimer lc courant a mesurer. Plitie duit a dorement la masse. et le coût do fair capteur de courant a vanne 5 de flux solo l'invention, De plus, une ande partie de la chaîne de traite- ment du capteur de courant à vanne de flux selon invention est nurrérique. L'utilisation d'une chaîne de traitement principalement numérique Permet de réduire en 10 core le coût de fabrication du capteur de courant à vanne de _lux selon l'invention et améliorer sa reprodu tibi - v ntion sera mieu k comprise à le lumière do le description qui suit d'un mode de mise en v:re particu 15 lier non î1mitsvtif de l'invention. BREVE DFSCRTPTTÛN DES ubINS Il sera = référence aux dessins annexés, oai ueis la figure 1 représente la courbe une fonction 20 da Lmas''_enl e hre un champ magnétique une Induction .rt g f e ; la figure 2 représente capteur de courant a vanne de flux selon l'art antérieur - la figure 3 représente la courbe d'une tenson 25 e . , a on et la courbe d'un courant d'excita ion oui excitent un noyau magnétique d'un capteur de c urant vanne de flux selon l'art antérieur la figure 4 représente un capteur de courant vanne de flux'selon 1invention 30 la figure 5 représeore un t diviseur r.- rant utilisé pour mesurer le rmrant a 1 -u r ; - le figure 'G - est une vue en cuit impri le lsformaLcur u , le cspLeur de coure -I: a v r 0 flux selon1 Invent n est une Loque à cel de la e ai figure b, de dessus SCR1PTION DEI DE L'IN' t, FIL e érence à la figure 4, un capteur de Courant e 5 vaine de flux 10 selon l'invention cst ici i lilise pou mesurer nn courant à mesurer Im qui circule sur un con ducteur 11 Le capteur de courant a canne de flux 10 comporte un transformateur 12 comprenant un noyau magnétique 13, un 10 enroulement primaire et un e oulement secondai e. L'enroulement primaire est- le conducteur 11. Le noyau ma- gnétique 13 s'étend au. car du conducteur 11. n nlement econdaire Pst un enroulementde mesure enro 1 a touru noyau magnétique 13. 15 Le capt ur ce courant à canne de flux 10 c mporte une pluralité de eomposarïts électroniques'fermantune partie numérique 15 et une partie analogique 16, La partie numenque 15 comporte un composant de traitement : umeri due oui est en l'occurrence un FPGA mais 20 qui pourrai Lre un comaosant différent micrecontrôleu , processeurs, ASIC, e Le capteur de courant à vanne de flux 1 comprend de plus uni circuit d'acquisition 17. Le circuit d'acquisiltion,17 appartient à la partie analogique 16. 25 Le circuit d'acquisition 17 est relié 1 nromlement de mesure 14. Le circuit d'acquisition 17 comprend un filtre passe-haut 19 et un convertisseur analogique numérique 20 cté à une sortie du filtre asse -haut19. 30 Le aralogiquc r_umronque 20 csL ici un coïiVciLi bits durit le foncti Lrequenc Fecn Ici Foot = 100MH7. Le convertisseur- anaingique ndunerique 20 pot bien R casa d fférentes. Le circuit cracgu ILI accuiert une tension de mesure alogique Vo aux bornes de l'enroulemen 14. La tension de mesure appliqué cri entrée cia filtre passe -hau S La tension résultante e t 3upligueeen entree du convertisseur analogique "nanerique 20 qui produit un signal de mesure numérique S Le capteur de courant à vanne de fÏux 10 comprend un genérateur haute frequence 22. Le générateur haute 10 fréquence 27 est intégré dans le FPGA Con pourrait remplacer le terme « intégré » par l'un des termes sczï -ants crammé implémenté, mis en oeuvro, etc.) énerateur haute fréquence 22 produit un s al de référence numértgae frequonce f0, un signal de 1.5 référence numérique de fréqucncc 2,f0 et tir signal de rérférence numérique REVENDICATIONS1. [teur de courant c ilux rtant (23) agencé oour générer un sig d'excitation numérique (Se) , un circuit d'acquisition (17) comprenant un conver tisseur analogique numérique 20) et agencé pour acquérir une tension de mesure analogique (Ve) aux bornes de l'enroulement de mesure (11) et pour produire sq de mesure numérique (Sm), un r circuit d'assevi. magnétisation (32) agencé pour produire, à partir du signal de ?riesure numérique un signal de démagnét i cation numérique (Sdm) destiné à compens u r agné ique produit par le courant à mesurer, un sommat H6) ce pour sommer le signal d'excitation numérique et le si gnal de démagnétisation nunutrquu ide ma ieru a obtenir un signal jection igue Si),iet un ci cuit e Lien (37) comprenant un convertisseur uLue rioue aria ogique 8 agencé pour produire un courant on ai alogique à partir du signal d'injection numérique et pour injecter le courant d'excitation analogigpe dans l'enroulement de. mesure. 25 2. Capteur de courant a vanne de flux selon la revendication 1, dans lequel le signal d'excitation numérique est obtenu à partir d'un signal de référence numérique de fréquence f0 et d'un signal de référence numétique de fréquence 3 Capteur de courant banne de flux selon la revendication dans lequel le ,.. 1 tion cora- n czrct. t d ervisseme d'excitation es n ' pour asse.v le signal d'excitation im ioue de manière à annuler une composant rient e 3. t0 de , la tension bure anaiogaque. -ompo un noyau magnéticue d vnd autour uc - eur (11) sur lequelmesurer (Im), un, enroulement de mesu d'excitation (13) qui cule u (14) courant à un circuit S0 un nal e selon la issement (29), un signa - erreur qui multiplie le signal ir le signald'excitatlon revendication d'excitation L pour multipli Capteur de courant vanne de fluz selon la ans lequel le un premier le s multiplieur (27) e mesure numérique par Luit d'asservissement ence gnal de démodulation numérique de fréquence 3.f0 5. Capteur de courant à vanne de flux revendication 4, dans lequel le circuit d'asse d'excitation comporte en outre un intégrateur premier amplificateur (30) connecté a une sortie de 'intégrateur et agencé pour produire un numérique, un deuxième mult signal iplieur (28) tion numcr brut d'erreur numer ir pour num 15 6. Capteur d do a varne de flu la_ vendicetion I, dans lequel le:circuit d 9 du démagnétisation comporta un troisième multipli ur (33) agence pour multiplier le signal de mesure numerigue par un sigt.al de démodulation numérique de fréquence 2.f0. 7. Capteur de courant â armé de flux selon la revendication 6, dans lequel le circuit asservissement de démagnétisation comporte en outre un filtre passe-bas ( 4), un deuxième amplificateur (35) connecté à une sort e du filtre passe-bas et agencé pour produire le signal 25 de démagnétisation numérique.