Brevet FR3080722A1 — publié le 20191101

TITRE DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE COMMANDE D'UN ONDULEUR D'UNE MACHINE ÉLECTRIQUE COMPORTANT DEUX SYSTÈMES POLYPHASÉS, PROGRAMME D'ORDINATEUR CORRESPONDANT DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif et un procédé de commande d'un onduleur d'une machine électrique comportant deux systèmes polyphasés, et un programme d'ordinateur correspondant. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE La demande de brevet français publiée sous le numéro FR 3 034 923 Al décrit un dispositif de commande d'un onduleur, l'onduleur étant destiné à être connecté à une machine électrique comportant deux systèmes polyphasés décalés l'un de l'autre, l'onduleur comportant des bras respectivement associés aux phases des 15 systèmes, chaque bras étant conçu pour sélectivement prendre deux configurations prédéfinies, le dispositif de commande comportant, pour chaque intervalle de commande en cours : - des moyens pour sélectionner deux bras appartenant respectivement 20 aux deux systèmes et devant être bloqués sur l'intervalle de commande en cours dans une des deux configurations prédéfinies, - des moyens pour déterminer des commandes respectives des bras de l'onduleur. Dans l'état de la technique illustré par ce document FR 3 034 923 Al, afin 25 d'éviter les pertes dues aux commutations des interrupteurs des bras de l'onduleur, deux bras (un pour chaque système) sont bloqués dans une 2 configuration prédéfinie sur chaque intervalle de commande. Plus précisément, pour chaque système, il est prévu de soit bloquer dans une configuration haute de connexion à la tension d'entrée le bras ayant le rapport cyclique le plus haut, soit bloquer dans une configuration basse de connexion à la tension nulle le bras 5 ayant le rapport cyclique le plus bas. Il y a donc, pour chaque intervalle de commande, quatre possibilités de blocage de bras. En outre, le document FR 3 034 923 Al décrit que les commandes des autres bras (les bras non-bloqués) des deux systèmes prennent une valeur haute (correspondant à la configuration haute) sur un segment central de 10 l'intervalle de commande en cours et une valeur basse (correspondant à la configuration basse) autour de ce segment central, sur le reste de l'intervalle de commande en cours. L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande d'un onduleur, permettant de réduire les ondulations de courant (« current ripple » en anglais) dans la machine électrique, et ainsi le bruit de cette dernière. RÉSUMÉ DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé un dispositif de commande d'un onduleur, l'onduleur étant destiné à être connecté à une machine électrique comportant deux systèmes polyphasés décalés l'un de l'autre, l'onduleur comportant des bras respectivement associés aux phases des systèmes, chaque bras étant conçu pour sélectivement prendre deux configurations prédéfinies, le dispositif de commande comportant, pour chaque intervalle de commande en cours : - des moyens pour sélectionner deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes et devant être bloqués sur l'intervalle de commande en cours dans une des deux configurations prédéfinies, - des moyens pour déterminer des commandes respectives des bras de l'onduleur, 3 le dispositif de commande étant caractérisé en ce que, pour chaque intervalle de commande en cours, lorsque les bras devant être bloqués sont des bras dits éloignés, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes, chacune étant, parmi les 5 phases de son système, la plus proche angulairement de la position angulaire opposée à l'autre : - pour un premier des deux systèmes, la commande du bras devant être bloqué prend une parmi des première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande en cours, et la commande de chacun du ou 10 des autres bras prend la première valeur sur un segment central de l'intervalle de commande en cours et la deuxième valeur autour de ce segment central, - pour le deuxième des deux systèmes, la commande du bras devant être bloqué prend l'autre parmi les première et deuxième valeurs sur 15 tout l'intervalle de commande en cours, et la commande de chacun du ou des autres bras prend la deuxième valeur sur un segment central de l'intervalle de commande en cours et la première valeur autour de ce segment central, les première et deuxième valeurs étant destinées à placer le bras dans 20 respectivement les deux configurations prédéfinies. Les inventeurs ont en effet remarqué que, dans le document FR 3 034 923 Al, lorsque les deux bras devant être bloqués sont éloignés, leur commandes respectives sont opposées (l'une à la valeur haute, l'autre à la valeur basse), mais que les autres commandes sont à la même valeur sur une 25 partie importante de l'intervalle de commande en cours, en particulier au centre de l'intervalle de commande en cours où toutes ces commandes sont à la valeur haute. Or, cette situation peut entraîner des perturbations magnétiques dans le noyau magnétique de la machine électrique, en particulier lorsque les deux systèmes partagent le même noyau magnétique. Grâce à l'invention, lorsque les deux bras devant être bloqués sont éloignés, les segments centraux des commandes des autres bras sont en 4 opposition d'un système à l'autre. Ainsi, cela permet de réduire la partie de l'intervalle de commande en cours sur laquelle les commandes des deux systèmes ont la même valeur. En particulier, au milieu de l'intervalle de commande en cours, l'invention permet de s'assurer que les commandes sont en 5 opposition d'un système à l'autre. De façon optionnelle, pour le premier des deux systèmes, la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la deuxième valeur hors du segment central sur tout le reste de l'intervalle de commande en cours, et, pour le deuxième des deux systèmes, la commande de chacun du ou 10 des bras autres que celui devant être bloqué prend la première valeur hors du segment central sur tout le reste de l'intervalle de commande en cours. De façon optionnelle également, pour le premier des deux systèmes, la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la première valeur en outre sur deux segments périphériques situés 15 respectivement au début et à la fin de l'intervalle de commande en cours, et la deuxième valeur hors des segments central et périphériques sur tout le reste de l'intervalle de commande en cours, et, pour le deuxième des deux systèmes, la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la deuxième valeur en outre sur deux segments périphériques situés 20 respectivement au début et à la fin de l'intervalle de commande en cours, et la deuxième valeur hors des segments central et périphériques sur tout le reste de l'intervalle de commande en cours. De façon optionnelle également, les deux segments périphériques sont de même longueur. 25 De façon optionnelle également, le dispositif de commande comporte en outre, pour chacun d'une pluralité de secteurs angulaires prédéfinis pour un angle d'un champ magnétique tournant produit par la machine électrique, une association prédéfinie entre d'une part, le secteur considéré et, d'autre part, deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes, et les moyens pour 30 sélectionner les deux bras devant être bloqués sont conçus pour déterminer dans lequel, parmi les secteurs prédéfinis, se trouve l'angle du champ 5 magnétique tournant, les deux bras devant être bloqués étant ceux associés au secteur déterminé. De façon optionnelle également, les deux secteurs de chaque paire de deux secteurs successifs sont associés à un même bras devant être bloqué dans 5 la même configuration. De façon optionnelle également, deux bras éloignés et deux bras dits proches, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes, chacune étant, parmi les phases de son système, la plus proche angulairement de l'autre, sont alternativement associés 10 dans la succession des secteurs. De façon optionnelle également, les secteurs ont tous le même angle. De façon optionnelle également, le dispositif de commande comporte en outre : des moyens pour recevoir, pour l'intervalle de commande en cours, des rapports cycliques pour respectivement les bras de l'onduleur, des moyens pour 15 modifier les rapports cycliques de manière à bloquer les bras devant être bloqués, et des moyens pour déterminer les commandes à partir des rapports cycliques modifiés. Il est également proposé une installation électrique comportant : une machine électrique, un onduleur connecté à la machine électrique, et un 20 dispositif de commande de l'onduleur selon l'invention. Il est également proposé un procédé de commande d'un onduleur, l'onduleur étant destiné à être connecté à une machine électrique comportant deux systèmes polyphasés décalés l'un de l'autre, l'onduleur comportant des bras respectivement associés aux phases des 25 systèmes, chaque bras étant conçu pour sélectivement prendre deux configurations prédéfinies, le procédé comportant, pour chaque intervalle de commande en cours : la sélection de deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes et devant être bloqués sur l'intervalle de commande en 30 cours dans une des deux configurations prédéfinies, - la détermination de commandes respectives des bras de l'onduleur, 6 le procédé étant caractérisé en ce que, lorsque les bras devant être bloqués sont des bras dits éloignés, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes, chacune étant, parmi les phases de son système, la plus proche angulairement de la position angulaire 5 opposée à l'autre : - pour un premier des deux systèmes, la commande du bras devant être bloqué prend une parmi des première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande en cours, et la commande de chacun du ou des autres bras prend la première valeur sur un segment central de 10 l'intervalle de commande en cours et la deuxième valeur autour de ce segment central, - pour le deuxième des deux systèmes, la commande du bras devant être bloqué prend l'autre parmi les première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande en cours, et la commande de chacun du 15 ou des autres bras prend la deuxième valeur sur un segment central de l'intervalle de commande en cours et la première valeur autour de ce segment central, les première et deuxième valeurs étant destinées à placer le bras dans respectivement les deux configurations prédéfinies. 20 Il est également proposé un programme d'ordinateur comportant des instructions qui, lorsqu'exécutés par un ordinateur, entraînent la mise en oeuvre par l'ordinateur d'un procédé selon l'invention de commande d'un onduleur. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est un schéma électrique des éléments d'une installation 25 électrique mettant en oeuvre l'invention. La figure 2 est un schéma-blocs illustrant les étapes successives d'un procédé selon l'invention de commande d'un onduleur, mis en oeuvre dans l'installation électrique de la figure 1. 7 La figure 3 illustre des zones de fonctionnement d'une machine électrique de l'installation électrique de la figure 1. Les figures 4 à 9, sont des graphes de commandes respectivement appliquées à des bras d'un onduleur de l'installation électrique de la figure 1. 5 DESCRIPTION DÉTAILLÉE En référence à la figure 1, une installation électrique 100 mettant en oeuvre l'invention va à présent être décrite. Dans l'exemple décrit, l'installation électrique 100 est installée dans un véhicule automobile. L'installation électrique 100 comporte tout d'abord un générateur de 10 tension continue 102 présentant une borne négative (-) et une borne positive (+) et fournissant, entre ces bornes, une tension d'entrée E continue. Dans l'exemple décrit, le générateur de tension continue 102 comporte une batterie. La borne négative (-) est généralement connectée à une masse électrique GND, par exemple un châssis du véhicule automobile. 15 L'installation électrique 100 comporte en outre un condensateur 103 connecté entre les bornes du générateur de tension continue 102, afin de lisser le courant fourni par ce dernier. L'installation électrique 100 comporte en outre une machine électrique 104 présentant un rotor (non représenté) conçu pour tourner par rapport à un 20 stator (non représenté) autour d'un axe de rotation, par exemple pour entrainer des roues du véhicule automobile (fonctionnement en tant que moteur électrique) et/ou pour fournir de l'énergie électrique à partir de la rotation des roues (fonctionnement en tant que générateur électrique). Par la suite, les notions d'angle feront référence à la rotation autour de l'axe de rotation. 25 La machine électrique 104 comporte deux systèmes 106, 108 polyphasés et comportant chacun plusieurs phases angulairement réparties autour de l'axe de rotation. Les deux systèmes 106, 108 sont décalés l'un de l'autre, c'est-à-dire que chaque phase d'un système est angulairement décalée de chaque phase de l'autre système. La machine électrique 104 comporte en outre un noyau 8 magnétique (non représenté) partagé par les deux systèmes 106, 108, c'est-à-dire que les phases des deux systèmes 106, 108 sont enroulées autour de ce même noyau magnétique. De préférence, les deux systèmes 106, 108 comportent le même nombre 5 de phases. Dans l'exemple décrit, les deux systèmes 106, 108 sont triphasés et comportent chacun trois phases R, S, T, respectivement U, V, W, séparées les unes des autres de 120°, comme illustré sur la figure 1. En outre, toujours dans l'exemple décrit, les deux systèmes 106, 108 sont 10 angulairement décalés l'un par rapport à l'autre d'un angle a, correspondant au plus petit angle permettant de respectivement passer des phases d'un système aux phases de l'autre système. L'angle a est ainsi compris dans l'exemple décrit strictement entre 0° et 60° (0° REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (114) d'un onduleur (112), l'onduleur (112) étant destiné à être connecté à une machine électrique (104) comportant deux systèmes polyphasés décalés l'un de l'autre, l'onduleur (112) comportant des bras respectivement associés aux phases des systèmes (106, 108), chaque bras étant conçu pour sélectivement prendre deux configurations prédéfinies, le dispositif de commande (114) comportant, pour chaque intervalle de commande (IC) en cours : - des moyens pour sélectionner deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108) et devant être bloqués sur l'intervalle de commande (IC) en cours dans une des deux configurations prédéfinies, - des moyens pour déterminer des commandes respectives des bras de l'onduleur (112), le dispositif de commande (114) étant caractérisé en ce que, pour chaque intervalle de commande (IC) en cours, lorsque les bras devant être bloqués sont des bras dits éloignés, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108), chacune étant, parmi les phases de son système, la plus proche angulairement de la position angulaire opposée à l'autre : - pour un premier des deux systèmes (106, 108), la commande du bras devant être bloqué prend une parmi des première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande (IC) en cours, et la commande de chacun du ou des autres bras prend la première valeur sur un segment central (SC) de l'intervalle de commande (IC) en cours et la deuxième valeur autour de ce segment central (SC), - pour le deuxième des deux systèmes (106, 108), la commande du bras devant être bloqué prend l'autre parmi les première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande (IC) en cours, et la 23 commande de chacun du ou des autres bras prend la deuxième valeur sur un segment central (SC) de l'intervalle de commande (IC) en cours et la première valeur autour de ce segment central (SC), les première et deuxième valeurs étant destinées à placer le bras dans 5 respectivement les deux configurations prédéfinies. 2. Dispositif de commande (114) selon la revendication 1, dans lequel : - pour le premier des deux systèmes (106, 108), la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la deuxième valeur hors du segment central (SC) sur tout le reste de 10 l'intervalle de commande (IC) en cours, - pour le deuxième des deux systèmes (106, 108), la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la première valeur hors du segment central (SC) sur tout le reste de l'intervalle de commande (IC) en cours. 15 3. Dispositif de commande (114) selon la revendication 1, dans lequel : - pour le premier des deux systèmes (106, 108), la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la première valeur en outre sur deux segments périphériques (SP) situés respectivement au début et à la fin de l'intervalle de commande (IC) 20 en cours, et la deuxième valeur hors des segments central (SC) et périphériques (SP) sur tout le reste de l'intervalle de commande (IC) en cours, - pour le deuxième des deux systèmes (106, 108), la commande de chacun du ou des bras autres que celui devant être bloqué prend la 25 deuxième valeur en outre sur deux segments périphériques (SP) situés respectivement au début et à la fin de l'intervalle de commande (IC) en cours, et la deuxième valeur hors des segments central (SC) et périphériques (SP) sur tout le reste de l'intervalle de commande (IC) en cours. 24 4. Dispositif de commande (114) selon la revendication 3, dans lequel les deux segments périphériques (SP) sont de même longueur. 5. Dispositif de commande (114) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant en outre, pour chacun d'une pluralité de secteurs angulaires 5 prédéfinis pour un angle d'un champ magnétique tournant produit par la machine électrique (104), une association prédéfinie entre d'une part, le secteur considéré et, d'autre part, deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108), et dans lequel les moyens pour sélectionner les deux bras devant être bloqués sont conçus pour déterminer dans lequel, parmi les 10 secteurs prédéfinis, se trouve l'angle du champ magnétique tournant, les deux bras devant être bloqués étant ceux associés au secteur déterminé. 6. Dispositif de commande (114) selon la revendication 5, dans lequel les deux secteurs de chaque paire de deux secteurs successifs sont associés à un même bras devant être bloqué dans la même configuration. 15 7. Dispositif de commande (114) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel deux bras éloignés et deux bras dits proches, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108), chacune étant, parmi les phases de son système, la plus proche angulairement de l'autre, sont alternativement associés dans la succession des 20 secteurs. 8. Dispositif de commande (114) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel les secteurs ont tous le même angle. 9. Dispositif de commande (114) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant en outre : 25 - des moyens pour recevoir, pour l'intervalle de commande (IC) en cours, des rapports cycliques pour respectivement les bras de l'onduleur (112), 25 - des moyens pour modifier les rapports cycliques de manière à bloquer les bras devant être bloqués, - des moyens pour déterminer les commandes à partir des rapports cycliques modifiés. 5 10. Installation électrique (100) comportant : - une machine électrique (104), - un onduleur (112) connecté à la machine électrique (104), - un dispositif de commande (114) de l'onduleur (112) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 10 11. Procédé (200) de commande d'un onduleur (112), l'onduleur (112) étant destiné à être connecté à une machine électrique (104) comportant deux systèmes polyphasés décalés l'un de l'autre, l'onduleur (112) comportant des bras respectivement associés aux phases des systèmes (106, 108), chaque bras étant conçu pour sélectivement 15 prendre deux configurations prédéfinies, le procédé (200) comportant, pour chaque intervalle de commande (IC) en cours : - la sélection (212) de deux bras appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108) et devant être bloqués sur l'intervalle de 20 commande (IC) en cours dans une des deux configurations prédéfinies, - la détermination (216) de commandes respectives des bras de l'onduleur (112), le procédé (200) étant caractérisé en ce que, lorsque les bras devant être 25 bloqués sont des bras dits éloignés, c'est-à-dire respectivement associés à deux phases appartenant respectivement aux deux systèmes (106, 108), chacune étant, parmi les phases de son système, la plus proche angulairement de la position angulaire opposée à l'autre : 26 - pour un premier des deux systèmes (106, 108), la commande du bras devant être bloqué prend une parmi des première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande (IC) en cours, et la commande de chacun du ou des autres bras prend la première valeur sur un segment 5 central (SC) de l'intervalle de commande (IC) en cours et la deuxième valeur autour de ce segment central (SC), - pour le deuxième des deux systèmes (106, 108), la commande du bras devant être bloqué prend l'autre parmi les première et deuxième valeurs sur tout l'intervalle de commande (IC) en cours, et la 10 commande de chacun du ou des autres bras prend la deuxième valeur sur un segment central (SC) de l'intervalle de commande (IC) en cours et la première valeur autour de ce segment central (SC), les première et deuxième valeurs étant destinées à placer le bras dans respectivement les deux configurations prédéfinies. 15 12. Programme d'ordinateur comportant des instructions qui, lorsqu'exécutés par un ordinateur, entraînent la mise en oeuvre par l'ordinateur d'un procédé (200) selon la revendication 11 de commande d'un onduleur (112).