Brevet FR3133957A1 — publié le 20230929

Procédé de commande d’un moteur électrique en cas d’anomalie de mesure de la vitesse Procédé de commande d’un moteur électrique synchrone comprenant une génération (400) d’une référence de couple à partir d’une consigne mécanique, une mesure (405) de la position et une détermination de la vitesse du moteur, une mesure (410) du courant généré par le moteur, une génération (445) des références de tension à partir de la référence de couple, et une génération (450) des tensions de commande à partir des tensions de référence. Il comprend une surveillance d’une anomalie de la mesure de position, une adaptation (440) des gains de contrôle électrique en fonction de la détection ou non (435) d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, et en ce que les références de tension dépendent des valeurs des gains de contrôle électrique. Figure pour l’abrégé : Fig.4 Procédé de commande d’un moteur électrique en cas d’anomalie de mesure de la vitesse L'invention concerne la commande d’un moteur électrique et plus particulièrement la commande d’un moteur électrique à la suite d’une anomalie de mesure de la vitesse de son rotor. Pour un système de commande configuré pour contrôler un moteur électrique configuré en vitesse ou en position, un capteur de vitesse du rotor est généralement utilisé afin de construire une loi de commande robuste et performante. Lorsque l’information de position devient inutilisable, le système devient inopérant par manque d’information suppléant la mesure. Lorsque l’anomalie arrive pendant un mouvement contrôlé, il est nécessaire de réagir instantanément pour poursuivre le mouvement et conserver le niveau de performance attendu. Il existe différents procédés de commande d’un moteur électrique sans capteur qui peuvent être classés en deux catégories : d’une part, les procédés fonctionnant à partir des grandeurs électriques telles qu’appliquées ou mesurées sur un moteur électrique, les grandeurs électriques pouvant être des grandeurs instantanées ou des grandeurs moyennées sur une période de temps qui dépend de l’étage de puissance et de sa stratégie de commande, et, d’autre part, les procédés fonctionnant à partir de composantes hautes fréquences des grandeurs électriques, surajoutées à la commande principale. Comme cela est illustré schématiquement sur la , le principe de contrôle d’un moteur électrique sans capteur de position à partir des grandeurs électriques fondamentales comprend un moteur piloté en tension par un contrôleur électrique. Le contrôleur électrique reçoit en entrée une mesure du courant dans le moteur, une valeur de la vitesse du moteur estimée à partir de la tension et du courant du moteur et une référence de couple mécanique fournie par un contrôleur mécanique, le contrôleur mécanique déterminant la référence de couple mécanique à partir d’une référence de vitesse ou de position, de l’estimation de vitesse et de paramètres de contrôle du contrôleur électrique. Comme cela est illustré schématiquement sur la , le principe de contrôle d’un moteur électrique sans capteur de position à partir de grandeurs électriques hautes fréquences diffère du principe de la en ce qu’il comprend un module haute fréquence en amont du moteur et que l’estimation réalisée est faite sur la vitesse ou la position du moteur. Dans la définition des architectures des systèmes électriques connus, la présence d’une mesure de position ou de vitesse est connue au moment de la configuration du système de contrôle. C’est dans cette phase que le choix est fait d’un contrôleur qui gère ou non la mesure de position ou de vitesse. Soit la loi de commande est configurée pour fonctionner avec l’information donnée par le capteur de position, soit la loi de commande est configurée pour fonctionner sans cette information. La reconfiguration de l’un vers l’autre ne peut se faire qu’après une phase d’arrêt. Cela induit que le mouvement en cours se termine de manière incontrôlée. Une valeur défaillante de mesure de position/vitesse va, à travers la régulation, générer des tensions sur le moteur qui ne correspondent pas à l’état du moteur. Cela peut induire un ensemble de comportements inadéquats qui devront être capturés à travers différentes fonctions de surveillance. Dans les systèmes connus, lorsqu’un défaut est détecté, il n’est proposé de générer qu’un avertissement ou un défaut. La présente invention a donc pour but principal de proposer une solution pour reconfigurer à la volée le mode de contrôle du moteur, pour pallier la défaillance d’un capteur de position du moteur. Dans un premier objet de l’invention, il est proposé un procédé de commande d’un moteur électrique synchrone, comprenant une génération d’une référence de couple mécanique à partir d’une consigne mécanique, une mesure de la position et une détermination de la vitesse du moteur électrique à partir de la mesure de position, une mesure du courant généré par le moteur électrique, une génération des références de tension à partir de la référence de couple mécanique, et une génération des tensions de commande à partir des tensions de référence. Le procédé comprend en outre une surveillance d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, une adaptation des gains de contrôle électrique en fonction de la détection ou non d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, les références de tension générées dépendant des valeurs des gains de contrôle électrique. Le procédé selon l’invention permet ainsi de fournir une continuité de contrôle de la tension du moteur électrique même en présence d’une défaillance majeure qu’est la perte d’information de mesure de la position du moteur. La détection de la défaillance puis la reconfiguration du moyen de commande électrique à travers l’adaptation des gains, et alternativement de la référence de courant, permet de garantir la performance du mouvement mécanique du moteur électrique. Dans un aspect du procédé, la surveillance d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique comprend une estimation de la vitesse du moteur électrique à partir de la vitesse déterminée à partir de la mesure de position et du courant mesurée aux bornes du moteur, une comparaison de la vitesse estimée à la vitesse déterminée, et un signalement d’une anomalie de mesure en fonction du résultat de la comparaison par rapport à un seuil de détection. Selon un autre objet de l’invention, il est proposé un système électrique de commande d’un moteur électrique synchrone comprenant un bloc de commande mécanique configuré pour recevoir une consigne mécanique et délivrer une référence de couple mécanique, un bloc de commande électrique configuré pour délivrer une référence de tension en fonction de la référence de couple délivrée par le bloc de commande mécanique, un bloc de puissance configuré pour délivrer une tension de commande au moteur électrique en fonction de la référence de tension délivrée par le bloc de commande électrique, un capteur de position du rotor du moteur électrique que ledit système électrique commande, et des moyens de mesures du courant au bornes du moteur électrique commandé par le système électrique de commande. Selon une caractéristique générale du système selon l’invention, le bloc de commande électrique comprend en outre : - un moyen de détection d’une anomalie de mesure du capteur de position, - un module d’adaptation des gains de contrôle électrique configuré pour adapter les gains en fonction de la détection ou non d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, et - un module de commande configuré pour délivrer des références de tension à partir de la référence de couple mécanique, du courant mesuré aux bornes du moteur électrique, et des gains de contrôle électrique délivrés par le module (94) d’adaptation. Dans un premier aspect du système selon l’invention, le moyen de détection d’anomalie comprend un module d’estimation de la vitesse du moteur à partir de la tension et du courant du moteur, un comparateur configuré pour comparer la vitesse déterminée à la vitesse mesurée par le capteur, et un module de signalement d’une anomalie de mesure en fonction du résultat de la comparaison par rapport à un seuil de détection. Dans un second aspect du système selon l’invention, le bloc de commande de puissance comprend en outre un convertisseur de puissance. Selon un autre objet de l’invention, il est proposé un système électrique comprenant un moteur électrique couplé à une charge, et un système électrique de commande tel que défini ci-dessus couplé au moteur électrique. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. La représente schématiquement un système électrique 1 comportant un moteur électrique synchrone 2 et un circuit de commande 4 selon l’un mode de réalisation de l’invention. La présente schématiquement plus en détail un système électrique de commande 4 du moteur électrique synchrone 2 de la . La est une représentation schématiquement plus en détail d’un bloc de commande électrique 9 de la . La présente schématiquement un logigramme d’un procédé de commande mis en œuvre par le système électrique de commande 4 du moteur électrique synchrone 2selon un mode de mise en œuvre de l’invention. Procédé de commande d’un moteur électrique synchrone, comprenant une génération (400) d’une référence de couple mécanique à partir d’une consigne mécanique, une mesure (405) de la position et une détermination de la vitesse du moteur électrique à partir de la mesure de position, une mesure (410) du courant généré par le moteur électrique, une génération (445) des références de tension à partir de la référence de couple mécanique, et une génération des tensions de commande (450) à partir des tensions de référence, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une surveillance d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, une adaptation (440) des gains de contrôle électrique en fonction de la détection ou non (435) d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, et en ce que les références de tension dépendent des valeurs des gains de contrôle électrique. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la surveillance d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique comprend une estimation (420) de la vitesse du moteur électrique à partir de la vitesse déterminée à partir de la mesure de position et du courant mesuré aux bornes du moteur, une comparaison de la vitesse estimée à la vitesse mesurée, et un signalement (435) d’une anomalie de mesure en fonction du résultat de la comparaison par rapport à un seuil de détection. Système électrique de commande (4) d’un moteur électrique synchrone (2) comprenant un bloc de commande mécanique (8) configuré pour recevoir une consigne mécanique (Cm) et délivrer une référence de couple mécanique (R C ), un bloc de commande électrique (9) configuré pour délivrer une référence de tension (R T ) en fonction de la référence de couple délivrée par le bloc de commande mécanique (8), un bloc de puissance (10) configuré pour délivrer une tension de commande (T C ) au moteur électrique (2) en fonction de la référence de tension (R T ) délivrée par le bloc de commande électrique (9), un capteur de position (6) du rotor du moteur électrique (2) que ledit système électrique de commande (4) commande, et des moyens (7) de mesures du courant aux bornes du moteur électrique (2) commandé par ledit système électrique de commande (4), caractérisé en ce que le bloc de commande électrique (9) comprend en outre : - un moyen (92) de détection d’une anomalie de mesure du capteur de position (6), - un module (94) d’adaptation des gains de contrôle électrique configuré pour adapter les gains en fonction de la détection ou non d’une anomalie de mesure de position du moteur électrique, - un module (96) de commande configuré pour délivrer des références de tension à partir de la référence de couple mécanique, du courant mesuré aux bornes du moteur électrique, et des gains de contrôle électrique délivrés par le module (94) d’adaptation. Système électrique de commande (4) selon la revendication 3, dans lequel le moyen de détection d’anomalie (92) comprend un module (922) d’estimation de la vitesse du moteur à partir de la tension et du courant du moteur, un comparateur (924) configuré pour comparer la vitesse déterminée à la vitesse mesurée par le capteur, et un module (926) de signalement d’une anomalie de mesure en fonction du résultat de la comparaison par rapport à un seuil de détection. Système électrique de commande (4) selon l’une des revendications 3 ou 4, dans lequel le bloc de commande de puissance (10) comprend en outre un convertisseur de puissance. Système électrique (1) comprenant un moteur électrique synchrone (2) couplé à une charge (3), et un système électrique de commande (4) selon l’une des revendications 3 à 5 couplé au moteur électrique synchrone (2).