Brevet FR3115367A1 — publié le 20220422

Dans un appareil de détection de courant qui détecte le courant circulant dans les enroulements d'armature de plusieurs phases de plusieurs jeux en utilisant chaque capteur magnétique qui est disposé en une position que le flux magnétique émis radialement par le rotor traverse, l’objet de l’invention est de fournir un appareil de détection de courant qui puisse supprimer la détérioration de la précision de contrôle du couple de sortie par l'erreur de détection de courant qui se produit en raison du flux magnétique du rotor. Un appareil de détection de courant, dans lequel dans chaque jeu, les capteurs magnétiques (MS) des n phases sont disposés de sorte qu'une valeur absolue d'une composante de détection (Bs) d'une densité de flux de rotor qui est une composante de densité de flux du rotor (14) détectée par le capteur magnétique (MS) de chaque phase deviennent égales entre elles. Fig.1 APPAREIL DE DETECTION DE COURANT ET CONTROLEUR POUR MACHINE ROTATIVE A COURANT ALTERNATIF La présente invention concerne un appareil de détection de courant et un contrôleur pour machine rotative à courant alternatif. Il existe par exemple un appareil de détection de courant qui détecte le courant de l'enroulement de chaque phase de la machine tournante à courant alternatif qui comporte deux jeux d'enroulements triphasés à l'aide du capteur magnétique. Cependant, le flux magnétique de perturbation dû au courant d'autres phases peut se mélanger dans le capteur magnétique de chaque phase, et l'erreur de détection de courant peut se produire. Différentes configurations pour réduire cette erreur ont été proposées. Par exemple, dans l'appareil de détection de courant décrit dans JP 2018-96795 A, le trajet du courant d'une phase est en forme de U, le premier capteur magnétique et le deuxième capteur magnétique sont disposés au niveau de la première partie en regard et de la deuxième partie en regard dont les sens du courant deviennent opposées l'une à l'autre, et l'erreur de détection de courant qui se produit en raison du flux magnétique de perturbation est réduite. Problème technique Cependant, dans la technologie du document JP 2018-96795 A, afin de détecter le courant d'une phase, deux capteurs magnétiques sont nécessaires. Par exemple, dans le cas de la machine rotative à courant alternatif présentant deux jeux d'enroulements triphasés, puisque douze capteurs magnétiques sont nécessaires, par rapport au cas où un capteur magnétique détecte le courant de chaque phase, le coût augmente et l'appareil s'élargit. Comme dans le rotor de type Lundell, la partie d’un premier côté dans la direction axiale du rotor devient pôle N ou pôle S, si chaque capteur magnétique est disposé du premier côté dans la direction axiale du rotor, le flux magnétique émis radialement par le rotor dans la direction radiale traverse chaque capteur magnétique. En raison de ce flux magnétique du rotor, l'erreur de détection de courant peut se produire dans chaque capteur magnétique. Ensuite, dans un appareil de détection de courant qui détecte le courant circulant dans les enroulements d'armature de plusieurs phases de plusieurs jeux en utilisant chaque capteur magnétique qui est disposé en une position que le flux magnétique émis radialement par le rotor traverse, le but de la présente divulgation est de fournir un appareil de détection de courant qui puisse supprimer le fait que la précision de contrôle du couple de sortie soit détériorée par l'erreur de détection de courant qui se produit en raison du flux magnétique du rotor. Solution technique Un appareil de détection de courant selon la présente divulgation est un appareil de détection de courant d'une machine rotative à courant alternatif pourvue d'un rotor et d'un stator ayant m jeux d'enroulements d'armature de n phases (m est un nombre entier supérieur ou égal à 1, et n est un entier supérieur ou égal à 3), l'appareil de détection de courant comprenant : m jeux de capteurs magnétiques de n phases dont chacun est disposé en regard d'une ligne de connexion de chaque phase de chaque jeu alimentant en courant l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu ; et une unité de détection de courant d'armature qui détecte un courant qui circule dans l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu, sur la base d'un signal de sortie du capteur magnétique de chaque phase de chaque jeu, dans lequel le capteur magnétique de chaque phase de chaque jeu est disposé en une position où traverse un flux magnétique émis radialement par le rotor dans une direction radiale, et dans chaque jeu, les capteurs magnétiques des n phases sont disposés de sorte qu'une valeur absolue d'une composante de détection d'une densité de flux de rotor qui est une composante de densité de flux du rotor détectée par le capteur magnétique de chaque phase deviennent égales entre elles. Un appareil de détection de courant selon la présente divulgation est un appareil de détection de courant d'une machine rotative à courant alternatif pourvue d'un rotor ayant un enroulement de champ et d'un stator ayant m jeux d'enroulements d'armature de n phases (m est un nombre entier supérieur ou égal à 1, et n est un entier supérieur ou égal à 2), l'appareil de détection de courant comprenant : m jeux de capteurs magnétiques de n phases dont chacun est disposé en regard d'un trajet de courant faisant circuler le courant de l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu ; et une unité de détection de courant d'armature qui détecte un courant qui circule dans l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu, sur la base d'un signal de sortie du capteur magnétique de chaque phase de chaque jeu, dans lequel le capteur magnétique de chaque phase de chaque jeu est disposé en une position où traverse un flux magnétique émis radialement par le rotor dans une direction radiale, dans lequel l'unité de détection de courant d'armature, pour chaque phase de chaque jeu, calcule une valeur d'erreur de courant correspondant à une composante d'erreur des valeurs de détection de courant qui est générée par le flux magnétique du rotor qui traverse le capteur magnétique, sur la base d’un courant de champ qui circule dans l'enroulement de champ ; et corrige la valeur de détection de courant de chaque phase de chaque jeu par la valeur d'erreur de courant de chaque phase de chaque jeu, et dans lequel pour chaque phase de chaque jeu, en se référant à une fonction de calcul d'erreur dans laquelle une relation entre le courant de champ et la valeur d'erreur de courant est préalablement définie, l'unité de détection de courant d'armature calcule la valeur d'erreur de courant correspondant au courant de champ actuel. Un contrôleur pour machine rotative à courant alternatif selon la présente divulgation pourvue de l'appareil de détection de courant comprend : une unité de contrôle de courant d'armature qui calcule une valeur de commande de courant d'armature qui est une valeur de commande de courant de l'enroulement d'armature, calcule une valeur de commande de tension d'armature sur la base de la valeur de commande de courant d'armature et de la valeur de détection de courant de l'enroulement d'armature détectée par l’appareil de détection de courant, et applique une tension à l'enroulement d'armature en contrôlant en ouverture/fermeture un dispositif de commutation qu'un onduleur présente, sur la base de la valeur de commande de tension d'armature, et une unité de contrôle de courant de champ qui calcule une valeur de commande de courant de champ qui est une valeur de commande de courant de l'enroulement de champ, et applique une tension à l'enroulement de champ en contrôlant en ouverture/fermeture un dispositif de commutation qu'un convertisseur présente, sur la base de la valeur de commande de courant de champ, dans lequel une constante de temps de réponse d'un système de commande depuis la valeur de commande de courant de champ jusqu’à un courant de champ qui circule à travers l'enroulement de champ est plus grande qu'une constante de temps de réponse d'un système de commande depuis la valeur de commande de courant d'armature jusqu’à un courant d'enroulement d'armature. Avantages apportés Dans les valeurs de détection de courant d'axe d et d'axe q de chaque jeu, la composante d'erreur de détection de chaque phase due au flux magnétique du rotor s’annule avec les autres et peut être réduite ; et les valeurs de détection de courant d'axe d et d'axe q de chaque jeu peuvent être rapprochées des courants vrais d'axe d et d'axe q de chaque jeu. En conséquence, la précision de contrôle du couple de sortie peut être améliorée. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : est un schéma de configuration de la machine rotative à courant alternatif et du contrôleur selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant la phase des enroulements d'armature selon le mode de réalisation 1 ; est un schéma fonctionnel du contrôleur selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant l'agencement des capteurs magnétiques selon le mode de réalisation 1 ; est une vue en perspective du rotor de type Lundell selon le mode de réalisation 1 ; est une vue en coupe transversale schématique de la machine rotative à courant alternatif selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant l'agencement des capteurs magnétiques selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant le flux magnétique détecté par le capteur magnétique selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant le capteur magnétique pourvu du noyau collecteur de flux magnétique selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant l'agencement des capteurs magnétiques selon le mode de réalisation 1 ; est une figure expliquant la relation entre le courant de champ et le flux magnétique du rotor selon le mode de réalisation 2 ; est une figure expliquant l'agencement des capteurs magnétiques selon le mode de réalisation 3 ; est une figure expliquant l'agencement des capteurs magnétiques selon le mode de réalisation 4 ; et est un schéma de la configuration matérielle du contrôleur selon le mode de réalisation 1. Appareil de détection de courant d'une machine rotative à courant alternatif (1) qui est pourvue d'un rotor (14) et d'un stator (18) ayant m jeux d'enroulements d'armature de n phases (m est un nombre entier supérieur ou égal à 1, et n est un entier supérieur ou égal à 3), l'appareil de détection de courant comportant : m jeux de capteurs magnétiques de n phases (MS) dont chacun est disposé en regard d'une ligne de connexion (WR) de chaque phase de chaque jeu alimentant en courant l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu ; et une unité de détection de courant d'armature (32) qui détecte un courant qui circule dans l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu, sur la base d'un signal de sortie du capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu, dans lequel le capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu est disposé en une position où traverse un flux magnétique émis radialement par le rotor (14) dans une direction radiale, et dans chaque jeu, les capteurs magnétiques (MS) des n phases sont disposés de sorte qu'une valeur absolue d'une composante de détection (Bs) d'une densité de flux de rotor qui est une composante de densité de flux du rotor (14) détectée par le capteur magnétique (MS) de chaque phase deviennent égales entre elles. Appareil de détection de courant selon la revendication 1, dans lequel dans chaque jeu, les capteurs magnétiques (MS) des n phases sont disposés sur le même cercle centré sur un centre axial (C). Appareil de détection de courant selon la revendication 2, dans lequel dans chaque jeu, une valeur absolue de valeur de sinus d'un angle d'inclinaison (θt) d'un sens de détection de flux magnétique (DS) du capteur magnétique (MS) de chaque phase par rapport à un plan orthogonal radial (Por) qui est un plan orthogonal à une direction radiale passant à travers le capteur magnétique (MS) de chaque phase est égale aux autres. Appareil de détection de courant selon la revendication 3, dans lequel la valeur absolue de la valeur de sinus de chaque phase de chaque jeu est inférieure à 1/√2. Appareil de détection de courant selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la valeur absolue de la valeur de sinus de chaque phase de chaque jeu est inférieure à 1/5. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel pour un angle d'inclinaison (θt) d'un sens de détection de flux magnétique (DS) du capteur magnétique (MS) de chaque phase par rapport à un plan orthogonal radial (Por) qui est un plan orthogonal à une direction radiale passant à travers le capteur magnétique (MS) de chaque phase, le capteur magnétique (MS) dont l'angle d'inclinaison (θt) devient positif est défini comme étant le capteur magnétique du côté positif, le capteur magnétique (MS) dont l'angle d'inclinaison (θt) devient négatif est défini comme étant le capteur magnétique du côté négatif, et dans chaque jeu, un numéro de capteur magnétique du côté positif et un numéro de capteur magnétique du côté négatif sont supérieurs ou égaux à 1, et sont des nombres différents l'un de l'autre. Appareil de détection de courant selon la revendication 6, dans lequel n est un nombre impair supérieur ou égal à 3. Appareil de détection de courant selon la revendication 6 ou 7, dans lequel dans chaque jeu, l'unité de détection de courant d'armature (32) corrige une valeur de détection de courant de l'enroulement d'armature de chaque phase, par une valeur obtenue en multipliant un total des valeurs de détection de courant des enroulements d'armature des n phases et un coefficient de correction (Kcr) qui est défini pour chaque phase en fonction du numéro du capteur magnétique du côté positif et du numéro du capteur magnétique du côté négatif. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel m vaut 2, les capteurs magnétiques (MS) des n phases du premier jeu et les capteurs magnétiques (MS) des n phases du deuxième jeu sont disposés sur le même cercle centré sur un centre axial (C), le numéro du capteur magnétique du côté positif du premier jeu et le numéro du capteur magnétique du côté négatif du deuxième jeu sont égaux l'un à l'autre, et le numéro du capteur magnétique du côté négatif du premier jeu et le numéro du capteur magnétique du côté positif du deuxième jeu sont égaux l'un à l'autre. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel dans chaque jeu, les capteurs magnétiques (MS) des n phases sont disposés de sorte que la composante de détection (Bs) de la densité de flux de rotor qui est une composante de densité de flux du rotor (14) détectée par le capteur magnétique (MS) de chaque phase deviennent égales entre elles. Appareil de détection de courant selon la revendication 10, dans lequel dans chaque jeu, un angle d'inclinaison (θt) d'un sens de détection de flux magnétique (DS) du capteur magnétique (MS) de chaque phase par rapport à un plan orthogonal radial (Por) qui est un plan orthogonal à une direction radiale passant à travers le capteur magnétique (MS) de chaque phase est égal aux autres. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel une erreur totale intégrale devient inférieure à une erreur totale de chaque jeu, dans lequel l'erreur totale intégrale est une erreur obtenue en additionnant, pour tous les jeux et toutes les phases, les composantes d'erreur dont chacune est incluse dans la valeur de détection de courant de l'enroulement d'armature et est générée par le flux magnétique du rotor (14) qui traverse le capteur magnétique (MS), et dans lequel l'erreur totale de chaque jeu est une erreur obtenue en additionnant, pour toutes les phases, les composantes d'erreur. Appareil de détection de courant selon la revendication 12, dans lequel l'erreur totale intégrale est 0. Appareil de détection de courant selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'unité de détection de courant d'armature (32) détermine qu'une anomalie s'est produite lorsqu'une valeur de détection de courant totale qui totalise les valeurs de détection de courant des enroulements d'armature de tous les jeux et de toutes les phases dépasse une plage de détermination préalablement définie. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel le rotor (14) est pourvu d'un enroulement de champ (4). Appareil de détection de courant d'une machine rotative à courant alternatif (1) qui est pourvue d'un rotor (14) ayant un enroulement de champ (4) et d'un stator (18) ayant m jeux d'enroulements d'armature de n phases (m est un nombre entier supérieur ou égal à 1, et n est un entier supérieur ou égal à 2), l'appareil de détection de courant comportant : m jeux de capteurs magnétiques de n phases (MS) dont chacun est disposé en regard d'un trajet de courant faisant circuler le courant de l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu ; et une unité de détection de courant d'armature (32) qui détecte un courant qui circule dans l'enroulement d'armature de chaque phase de chaque jeu, sur la base d'un signal de sortie du capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu, dans lequel le capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu est disposé en une position où traverse un flux magnétique émis radialement par le rotor (14) dans une direction radiale, dans lequel l'unité de détection de courant d'armature (32), pour chaque phase de chaque jeu, calcule une valeur d'erreur de courant (Δiδ) correspondant à une composante d'erreur des valeurs de détection de courant qui est générée par le flux magnétique du rotor (14) qui traverse le capteur magnétique (MS), sur la base d’un courant de champ (ifs) qui circule dans l'enroulement de champ (4) ; et corrige la valeur de détection de courant de chaque phase de chaque jeu par la valeur d'erreur de courant (Δiδ) de chaque phase de chaque jeu, et dans lequel pour chaque phase de chaque jeu, en se référant à une fonction de calcul d'erreur (fδ()) dans laquelle une relation entre le courant de champ (ifs) et la valeur d'erreur de courant (Δiδ) est préalablement définie, l'unité de détection de courant d'armature (32) calcule la valeur d'erreur de courant (Δiδ) correspondant au courant de champ actuel (ifs). Appareil de détection de courant selon la revendication 16, dans lequel la fonction de calcul d'erreur (fδ()) de chaque phase de chaque jeu est une fonction de calcul de la valeur d'erreur de courant (Δiδ) de chaque phase de chaque jeu en multipliant le courant de champ (ifs) par un coefficient de calcul d'erreur préalablement défini (Kδ) de chaque phase de chaque jeu. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, dans lequel l'unité de détection de courant d'armature (32), dans chaque jeu, calcule une valeur d'erreur totale (Δiδsum) correspondant à une valeur totale des composantes d'erreur des valeurs de détection de courant des n phases dont chacune est générée par le flux magnétique du rotor (14), sur la base du courant de champ (if) qui circule dans l'enroulement de champ (4) ; et dans chaque jeu, détermine qu'une anomalie s'est produite, lorsqu'une valeur obtenue en soustrayant la valeur d'erreur totale (Δiδsum) d'une valeur totale des valeurs de détection de courant des n phases dépasse une plage de détermination préalablement définie, et dans lequel dans chaque jeu, en se référant à une fonction de calcul d'erreur totale (fδ()) dans laquelle une relation entre le courant de champ (ifs) et la valeur d'erreur totale (Δiδsum) est préalablement définie, l'unité de détection de courant d'armature (32) calcule la valeur d'erreur totale (Δiδsum) correspondant au courant de champ actuel (ifs). Appareil de détection de courant selon la revendication 18, dans lequel la fonction de calcul d'erreur totale (fδ()) de chaque jeu est une fonction de calcul de la valeur d'erreur totale (Δiδsum) de chaque phase de chaque jeu en multipliant le courant de champ (ifs) par un coefficient de calcul d'erreur totale préalablement défini (Kδ) de chaque jeu. Appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dans lequel le rotor (14) est un rotor de type Lundell (14) dans lequel l'enroulement de champ (4) est enroulé concentriquement, centré sur un centre axial (C), et une partie d’un premier côté dans la direction axiale (X1) du rotor (14) devient pôle N ou pôle S, et dans lequel le capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu est disposé d’un premier côté dans une direction axiale (X1) du rotor (14), et le flux magnétique émis radialement dans la direction radiale à partir de la partie du premier côté dans la direction axiale (X1) du rotor (14) traverse le capteur magnétique (MS) de chaque phase de chaque jeu. Contrôleur (10) pour machine rotative à courant alternatif (1) pourvu de l'appareil de détection de courant selon l'une quelconque des revendications 15 à 20, comportant : une unité de contrôle de courant d'armature (33) qui calcule une valeur de commande de courant d'armature qui est une valeur de commande de courant de l'enroulement d'armature, calcule une valeur de commande de tension d'armature sur la base de la valeur de commande de courant d'armature et de la valeur de détection de courant de l'enroulement d'armature détectée par l’appareil de détection de courant, et applique une tension à l'enroulement d'armature en contrôlant en ouverture/fermeture un dispositif de commutation qu'un onduleur présente, sur la base de la valeur de commande de tension d'armature, et une unité de contrôle de courant de champ (35) qui calcule une valeur de commande de courant de champ (ifc) qui est une valeur de commande de courant de l'enroulement de champ (4), et applique une tension à l'enroulement de champ (4) en contrôlant en ouverture/fermeture un dispositif de commutation qu'un convertisseur (9) présente, sur la base de la valeur de commande de courant de champ (ifc), dans lequel une constante de temps de réponse d'un système de commande depuis la valeur de commande de courant de champ (ifc) jusqu’à un courant de champ (if) qui circule à travers l'enroulement de champ (4) est plus grande qu'une constante de temps de réponse d'un système de commande depuis la valeur de commande de courant d'armature jusqu’à un courant d'enroulement d'armature.