CORRECTEUR, DISPOSITIF ET PROCEDE POUR LA COMMANDE DU COUPLE ELECTROMAGNETIQUE D'UNE MACHINE ASYNCHRONE

CORRECTOR, DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING ELECTROMAGNETIC TORQUE IN AN ASYNCHRONOUS MACHINE

English Abstract

A corrector, a device and a method for controlling electromagnetic torque in an asynchronous machine are disclosed. Said corrector for controlling electromagnetic torque in an asynchronous machine by adjusting the magnetic flux ? and controlling the electromagnetic torque C¿m? is characterised by a non-linear control circuit (3) for adjusting the rotor magnetic flux ?¿r? using static looping input-output linearisation, and having an output controlling component d of the stator current i*¿s?, a first linear proportional-integral corrector (1) with an output v that is the input of said adjusting circuit, and a second linear proportional-integral corrector (2) with an output controlling the pulsing of the rotor currents .omega.¿sl?.

French Abstract

La présente invention porte sur un correcteur, un dispositif et un procédé
pour la commande du couple électromagnétique d'une machine asynchrone.
Conformément à l'invention, le correcteur pour la commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone par une régulation du flux
magnétique et par une commande du couple électromagnétique Cm est caractérisé
par: un circuit de régulation (3) du flux magnétique rotorique r, à commande
non linéaire utilisant la linéarisation d'entrée-sortie par bouclage statique
et dont la sortie contrôle la composante d du courant statorique i*s; un
premier correcteur (1) linéaire du type proportionnel intégral dont la sortie
v est l'entrée dudit circuit de régulation; un deuxième correcteur (2)
linéaire du type proportionnel intégral dont la sortie contrôle la pulsation
des courants rotoriques .omega.sl.

Claims

17
REVENDICATIONS
1. Correcteur pour une commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone par une
régulation du flux magnétique .PHI. et par une commande du
couple électromagnétique C m, caractérisé par:
- un circuit de régulation (3) du flux magnétique
rotorique .PHI.r, à commande non linéaire utilisant une
linéarisation d'entrée-sortie par bouclage statique,
définie par l'équation
<IMG>
dans laquelle,
<IMG> est la consigne du courant statorique dans l'axe
d,
<IMG> est la consigne du module du flux rotorique,
.PHI.rd est la composante d du flux rotorique,
x m est l'inductance mutuelle (ou magnétisante),
et dont la sortie contrôle la composante d du
courant statorique <IMG>,
- un premier correcteur (1) linéaire du type
proportionnel intégral dont la sortie v est l'entrée
dudit circuit de régulation,
- un deuxième correcteur (2) linéaire du type
proportionnel intégral dont la sortie contrôle la
pulsation des courants rotoriques .omega.s1.
2. Correcteur selon la revendication 1, dans lequel ledit
deuxième correcteur est complété par un circuit à
commande non linéarisante (4) défini par l'équation
<IMG>

18
<IMG>
dans laquelle,
.theta. est le paramètre caractérisant le point de
fonctionnement en couple,
v cm est l'entrée dudit correcteur,
.tau.r est la constante de temps rotorique,
.omega.sN est la pulsation statorique nominale,
x r est la réactance rotorique,
et dont l'entrée est définie par la sortie v cm dudit
deuxième correcteur et dont la sortie contrôle la
pulsation des courants rotoriques .omega.s1.
3. Correcteur selon l'une quelconque des revendications 1
et 2, dans lequel ledit circuit de régulation du flux
est défini par l'équation
<IMG>
dans laquelle la fonction sat(~rd) est une fonction non
linéaire de limitation définie par le système
d'équations:
<IMG>
dans lequel,
<IMG> est le flux rotorique nominal,
I s max est le courant maximal admissible par le
convertisseur et/ou la machine asynchrone.

19
4. Correcteur selon l'une quelconque des revendications 1
et 2, dans lequel ledit circuit de régulation du flux
est défini par l'équation
<IMG>
dans laquelle,
i mr est l'estimation du courant magnétisant, et
x m(.PHI.~ , i mr) est une fonction résultant de
l'identification de la caractéristique statique de
magnétisation.
5. Correcteur selon l'une quelconque des revendications 1
à 4, dans lequel la sortie des premier et deuxième
correcteurs est la différence entre une action
proportionnelle et une action intégrale, ladite action
intégrale résultant de la différence pondérée par un
gain k i, respectivement k ic, entre la consigne ~~,
respectivement C~, et l'estimation du flux
~~,respectivement de l'estimation du couple ~m, et
ladite action proportionnelle résultant de la
pondération par un gain k p, respectivement k pc, de
l'estimation du flux ~~, respectivement de
l'estimation du couple ~m.
6. Dispositif de commande du couple électromagnétique
d'une machine asynchrone par une régulation du flux
magnétique .PHI. et par une commande du couple
électromagnétique C m, ledit dispositif étant constitué
de moyens de commande associés à une source
d'alimentation et d'un correcteur K ext, ledit
dispositif étant caractérisé en ce que ledit
correcteur K ext est défini par l'une quelconque des
revendications 1 à 5.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel,
ladite machine asynchrone étant commandée au moyen

20
d'une alimentation en tension, ladite alimentation en
tension est bouclée en courant par un troisième
correcteur K int disposé en cascade avec ledit
correcteur K ext.
8. Procédé pour une commande du couple électromagnétique
d'une machine asynchrone par une régulation du flux
magnétique .PHI. et par une commande du couple
électromagnétique C m, au moyen d'un dispositif
constitué de moyens de commande associés à une source
d'alimentation et d'un correcteur K ext défini par
l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit
procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les
étapes consistant à:
- effectuer une régulation du flux magnétique
rotorique .PHI.r au moyen d'un circuit de régulation à
commande non linéaire utilisant une linéarisation
d'entrée-sortie par bouclage statique,
- effectuer une action intégrale puis proportionnelle
de manière à obtenir la variable v d'entrée dudit
circuit de régulation, et
- effectuer une action intégrale puis proportionnelle
de manière à contrôler la pulsation des courants
rotoriques .omega.sl
9. Procédé selon la revendication 8, comportant une étape
supplémentaire consistant à compléter ladite action
intégrale puis proportionnelle pour contrôler ladite
pulsation des courants rotoriques .omega.sl par une loi de
commande linéarisante de manière à s'affranchir des
variations du point de fonctionnement de ladite
machine asynchrone.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et
9, comportant une étape consistant à fixer une valeur
de courant maximum lors du démarrage de ladite machine
asynchrone ou lors du fonctionnement en régime
défluxé.

21
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et
9, comportant une étape consistant à adapter la
réactance mutuelle statique x m de manière à
s'affranchir de sa variation lors du fonctionnement de
ladite machine asynchrone en régime défluxé.

Description

WO 96!28884 1 2 i ~ 9 4 l 1 PCT~6/00317
CORRECTEUR, DISPOStIIF ET PROCEDE POUR LA COMMANDE DU
COUPLE ELECTROMAGNETIQUE D'UNE MACHINE ASYNCHRONE
La prsente invention concerne les dispositifs de
' contrle des machines asynchrones, en gnral, et porte,
plus particulirement, sur un correcteur, un dispositif et
' un procd pour la commande du couple lectromagntique
d'une machine asynchrone.
La commande de la vitesse d'une machine asynchrone est
gnralement effectue par une rgulation du flux rotorique
ou statorique et par une commande du couple
lectromagntique.
Les grandeurs d'alimentation de la machine asynchrone,
savoir les tensions ou courants, sont dlivres par un
onduleur frquence variable du type source de tension ou
source de courant qui gnre des signaux de puissance
moduls en largeur d'impulsion.
Les valeurs du flux et du couple sont des grandeurs
reconstruites par l'intermdiaire de moyens lectriques
connus grace la mesure de la tension et du courant
statoriques.
La recherche dans le domaine des dispositifs de
contr8le des machines asynchrones a longtemps porte sur
l'augmentation des performances dynamiques de ces
dispositifs de contrle.
Les performances de ces dispositifs de contrle,
gnralement dfinies par le temps de rponse du couple
lectromagntique, sont dsormais juges satisfaisantes pour
la plupart des applications industrielles et ferroviaires.
La notion de robustesse apparait alors comme un
critre supplmentaire des performances des dispositifs de
contrle des machines asynchrones.
Par robustesse d'une structure de commande il faut
entendre le potentiel de cette structure de commande
rester insensible des perturbations, par exemple dues aux
erreurs de modles ou aux variations paramtriques.

218 9 4 71 PC.I,1FR96~00317
WO 96128884
Une des solutions techniques connues bien adaptées
pour résoudre le problème de la robustesse des dispositifs
de commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone sont basées sur une modélisation aux
perturbations singulières du modèle de Park, d'une part, et
Y
sur l'orientation initiale du référentiel tournant sur le
courant statorique, d'autre part.
Un inconvénient de cette solution est que la
robustesse des dispositifs de commande du couple
1o électromagnétique de la machine asynchrone est privilégiée
au détriment des performances, du fait de l'utilisation de
lois de commande linéaires.
Par ailleurs, lorsque les lois de commande utilisées
sont purement non linéaires, la robustesse de ces
dispositifs de commande n'est pas assurée.
La thèse présentée par Xavier ROBDAM à l'Institut
National Polytechnique de Toulouse, "Variateur de vitesse
pour machine asynchrone", thèse INPT publiée en 1991, porte
sur le développement de lois de commande robustes et sur le
2o contrble de la vitesse sans capteur mécanique.
Le variateur de vitesse pour machine asynchrone décrit
fait appel à l'implantation de lois de commande numériques
robustes ainsi qu'à la reconstitution des grandeurs
fondamentales non mesurées, ~ savoir: le flux statorique, la
vitesse et le couple.
Les inconvénients du variateur de vitesse pour machine
asynchrone décrit dans ce document sont:
- un contr8le linéaire du module du flux statorique
dont l'ajustement est empirique,
3D - un contrBle linéaire du couple électromagnétique
valable essentiellement pour les faibles valeurs de la
pulsation des courants rotoriques et
- une dynamique de réponse en boucle fermée de la ,
boucle de couple insuffisante.
Le correcteur et le dispositif pour la commande du ,
couple électromagnétique d°une machine asynchrone de

W O 96128884 3
218 9 4 i 1P~,~96,0031,
l'invention se distingue du variateur de vitesse dcrit dans
ce document en ce que:
- la grandeur flux rotorique remplace la grandeur flux
" statorique ce qui permet une commande non linaire du type
linarisation entre-sortie afin de garantir des
performances dynamiques maximales,
- la robustesse de la rgulation de flux est assure
par un correcteur du type proportionnel intgral "sans zro"
plac en amont de la loi de commande non linaire,
- la commande du couple lectromagntique est ralise
par l'association d'un correcteur linaire afin d'obtenir le
meilleur compromis performance/robustesse sur le contr8le
du
couple, et
- la singularit de flux lors du dmarrage, savoir
l'augmentation vers l'infini du courant au dmarrage, est
leve au moyen d'une limitation adapte.
Le document "COntr8le d'une machine asynchrone par
estimation robuste de la vitesse', Journal de Physique, Mars
1992, pages 439 453 de Xavier ROBOAM et al., complte le
document cit prcdemment et donne les rsultats obtenus en
fonction des perturbations auxquellles 1e variateur est
soumis.
La solution propose repose sur la rgulation du flux
rotorique par une loi dynamique ne prenant pas en compte la
robustesse paramtrique, et notamment la robustesse face
une variation de l'inductance mutuelle xm.
Les rsultats obtenus montrent essentiellement les
bonnes performances, de reconstruction de la vitesse et du
flux.
Cette solution n'aborde toutefois pas les problèmes de
performance dynamique et de robustesse des contr8les du
couple et du flux.
Ces documents sont basés sur l'initialisation du
référentiel tournant, à savoir: le repère (d,q), sur le
vecteur courant statorique de la machine asynchrone.

2189+71
WO 96128884 4 PCT1FR96/00317
Il résulte d' une telle initialisation et du fait que
l'axe d et l'axe q du repère diphasé tournant sont en
quadrature, que:
- la valeur de la composante sur l'axe q du courant
statorique notée isq est nulle, isq=0, ainsi que sa dérivée
temporelle, disq/dt=0, et
- la valeur de la composante sur l'axe d du courant
statorique notée isd est égale au module du courant
statorique is.
l0 I1 découle de ce qui précède l'introduction de la
robustesse du fait que le référentiel est orienté sur une
mesure fiable et précise du courant statorique is, ce qui
n'est pas le cas lorsque T axe d du repère tournant est
orienté initialement sur l'axe du flux rotorique ou
statorique de la machine asynchrone, ces grandeurs n°étant
pas des grandeurs mesurées contrairement au courant
statorique.
Aussi un but de l'invention est-il un correcteur et un
dispositif pour la commande de la vitesse d'une machine
asynchrone insensible aux perturbations, principalement dues
aux incertitudes de modélisation et aux variations
paramétriques.
En d'autres termes, un but de l'invention est
d'augmenter la robustesse des lois de commande des
dispositifs de contrble de la vitesse des machines
asynchrones, en minimisant la dégradation des performances
dynamiques.
I1 découla de ce qui précède qu'un but de l'invention
est de trouver le meilleur compromis entre performance et
robustesse lors de la régulation de flux et de la commande
du couple électromagnétique de la machine asynchrone.
Un autre but de l'invention est de réaliser un
dispositif de commande du couple électromagnétique d'une
machine asynchrone dans lequel le réglage du correcteur de
flux ne se fait pas par le biais d'une méthode empirique. ,

wo 96nsssa 5 2 Q ~ 94 71
PCTIFR96/00317
Conformément à l'invention, le correcteur pour la
commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone par une régulation du flux magnétique ~ et par
' une commande du couple électromagnétique Cm se caractérise
par:
- un circuit de régulation du flux magnétique
rotorique ~r, à commande non linéaire utilisant la
linéarisation d'entrée-sortie par bouclage statique, définie
par l'équation
1 o isd -
xm ~rd
dans laquelle,
~sd est la consigne du courant statorique dans l'axe
dr
.
est la consigne du module du flux rotorique,
~rd est la composante d du flux rotorique,
xm est l'inductance mutuelle (ou magnétisante),
et dont la sortie contr6le la composante d du courant
statorique is,
- un premier correcteur linéaire du type proportionnel
intégral dont la sortie v est l'entrée dudit circuit de
régulation,
- un deuxième correcteur linéaire du type
proportionnel intégral dont la sortie contr8le la pulsation
des courants rotoriques a~sl~
Le correcteur pour la commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone par une
régulation du flux magnétique ~ et par une commande du
couple électromagnétique Cm de l'invention satisfait
également 8 l'une des caractéristiques suivantes:
- le deuxième correcteur est complété par un circuit à
commande non linéarisante défini par l'équation
A _1 A B _1
msl - ~ Bc ( B) _ Bc ~ Cm + Bc C B) vcm

218 9 4 71 pCT~6100317
WO 96128884
1
Tr
avec 2'
_ __1 _ ~sN ~r ,
pc s , gc xr
r
dans laquelle, '
A est le paramètre caractérisant le point de
fonctionnement en couple,
~cm est l'entrée dudit correcteur,
2r est la constante de temps rotorique,
ose est la pulsation statorique nominale,
xr est la réactance rotorique,
et dont l'entrée est définie par la sortie vcm dudit
deuxième correcteur et dont la sortie contr8le la pulsation
des courants rotoriques arsl,
- le circuit de régulation du flux est défini par
l'équation
~ ~-2'
~Sd xm sat(~rd)
dans laquelle la fonction sat(ø~) est une fonction non
linéaire de limitation définie par le système
d'équâtions:
~rd s~ ~rd > ~~
min
sat(~rd) ° ~rd s~ ~rd s Q'rd
min min
~2
_ _1 rN
avec 4'rd X i
min m sm~
dans lequel,
Q~ N est le flux rotorique nominal,
I est le courant maximal admissible par le
sm~
convertisseur et/ou la machine asynchrone,
- le circuit de régulation du flux est défini par
l'équation

219471
R'O 96!28884 ~ PCTIFR961003i7
w
w 1 ~2
Xm(~r2'emr) sat(ørd)
dans laquelle,
imm est l'estimation du courant magntisant, et
2w
, imm) est une fonction rsultant de
x
(~
m
r
l'identification de la caractristique statique de
magntisation,
- la sortie des premier et deuxime correcteurs est la
diffrence entre une action proportionnelle et une action
intgrale, ladite action intgrale rsultant de la
lo diffrence pondre par un gain ki, respectivement kic~
, et l'estimation
respectivement C
entre la consigne ?w
m
,
du flux ~r2,respectivement de l'estimation du couple Cm, et
ladite action proportionnelle rsultant de la pondration
par un gain kp, respectivement kpc, de l'estimation du flux
?, respectivement de l'estimation du couple Cm.
Conformment l'invention, le dispositif de commande
du couple lectromagntique d'une machine asynchrone par une
rgulation du flux magntique ~ et par une commande du
couple lectromagntique Cm, le dispositif tant constitu
2o de moyens de commande associs une source d'alimentation
et d'un correcteur Rem, est caractris en ce que le
correcteur R~ est dfini tel qu'indiqu prcdemment.
Dans un tel dispositif, la machine asynchrone tant
commande au moyen d'une alimentation en tension,
l'alimentation en tension est boucle en courant par un
troisime correcteur Rint dispos en cascade avec le
correcteur Rte.
Conformment l'invention, le procd pour la
commande du couple lectromagntique d'une machine
asynchrone par une rgulation du flux magntique ~ et par
une commande du couple lectromagntique Cm, au moyen d'un
dispositif constitu de moyens de commande associs une
source d'alimentation et d'un correcteur Rte, défini tel

218 9 4 71 P~,~6100317
WO 96128884
qu'indiqué précédemment, est caractérisé en ce qu'il
comporte les étapes consistant à:
- effectuer une régulation du flux magnétique
rotorique ~r su moyen d'un circuit de régulation é commande
non linéaire utilisant la linéarisation d'entrée-sortie par
bouclage statiques
- effectuer une action intégrale puis proportionnelle
de manière à obtenir la variable v d'entrée dudit circuit de
régulation, et
lo - effectuer une action intégrale puis proportïonnelle
de manière à contr8ler la pulsation des courants rotoriques
msl-
Le procédé de 1°invention est susceptible de comporter
l'une des étapes suivantes consistant à:
- compléter l'action intégrale puis proportionnelle
pour contr8ler la pulsation des courants rotoriques wsl par
une loi de commande linéarisante de maniére à s'affranchir
des variations du point de fonctionnement de la machine
asynchrone,
2p - fixer une valeur de courant maximum lors du
démarrage de la machine asynchrone ou lors du fonctionnement
en régime défluxé,
- adapter la réactance mutuelle statique xm de maniére
à s'affranchir de sa variation lors du fonctionnement de la
machine asynchrone en régime défluxë.
Un avantage du correcteur, du dispositif et du procédé
de commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone de l'invention est de proposer un meilleur
compromis entre les performances dynamiques et la robustesse
3o de la régulation de flux et de la commande du couple
électromagnétique.
Cet avantage est dti, d'une part, au fait que les
performances dynamiques sont obtenues par l'utilisation de ,
lois de commande non-linéaires et, d'autre part, au fait que
la robustesse résulte de la mise en oeuvre de correcteurs du

2189471
W O 96/28884 9 PCT/FR96/00317
type Proportionnel Intégral "sans zéro" disposés en amont
des lois de commande non-linéaires.
Un autre avantage du correcteur, du dispositif et du
' procédé de commande du couple électromagnétique d'une
machine asynchrone de l'invention est qu'ils permettent de
s'affranchir de façon implicite de la singularité de flux
lors du démarrage de la machine asynchrone.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de
l'invention apparaitront à la lecture de la description des
1o modes de réalisation préférés du correcteur et du dispositif
pour la commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone, description faite en liaison avec les dessins
dans lesquels:
- la figure 1 représente un schéma d'ensemble d'une
structure connue d'un dispositif de commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone comprenant un
ensemble EL, basé sur un actionneur de courant Id, et un
correcteur Rem, objet de l'invention,
- la figure 2 représente un schéma d'ensemble d'une
2o structure connue d'un dispositif de commande du couple
électromagnétique comprenant un ensemble EL, basé sur un
actionneur de tension Ud, et un correcteur Rem, objet de
l'invention,
- la figure 3 représente un schéma illustrant un
premier mode de réalisation préféré du correcteur pour la
commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone conforme à l'invention comportant une boucle de
correction du flux du type globalement non linéaire et une
boucle de correction du couple du type linéaire,
- la figure 4 représente un schéma illustrant un
deuxième mode de réalisation préféré du correcteur pour la
commande du couple électromagnétique d'une machine
' asynchrone conforme à l'invention comportant une boucle de
correction du flux et une boucle de correction du couple,
toutes deux du type globalement non linéaire.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ pCT1FR96100317
W~ 96128884
La figure 1 représente un schéma d'ensemble d'une
structure connue d'un dispositif de commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone comprenant un
ensemble EL, basé sur un actionneur de courant Id, et un
5 correcteur Rem objet de l'invention.
conformément au schéma d'ensemble représenté sur cette
figure 1, l'ensemble EL, connue de l'art antérieur, comporte
un moteur asynchrone M du type triphasé alimenté par un
onduleur de courant OI auquel est associé un moyen de
lo commande C à modulation de largeur d'impulsions et une
source de courant Id commandée.
Les valeurs du flux et du couple de la machine
asynchrone sont reconstituées, selon une méthode connue de
l'art antérieur, au moyen d'un observateur O.
Ces valeurs reconstituées du flux et du couple de la
machine asynchrone sont envoyées sur le correcteur Rem,
objet de l'invention, lequel fourni des valeurs de commande
de la pulsation des courants rotoriques fonction des valeurs
de consigne de flux et de couple.
2o La figure 2 représente un schéma d'ensemble d°une
structure connue d'un dispositif de commande du couple
électromagnétique comprenant un ensemble EL, basé sur un
actionneur de tension üd, et un correcteur Rem objet de
l'invention.
Le schéma d'ensemble représenté à la figure 2 diffère
du schéma d'ensemble représenté à la figure 1 en ce que la
machine asynchrone M est alimenté au moyen d'un onduleur de
tension oU commandée au moyen d'une alimentation en tension
Ud bouclée en courant par un correcteur Rint disposé en
cascade avec le correcteur R~
Le correcteur pour la commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone conforme à
l'invention est basé sur l'initialisation de l'axe d du
repère diphasé tournant sur le vecteur courant statorique de
la machine asynchrone.

~1~9471
R'O 96128584 11 PCT1FR96100317
Comme indiqué précédemment, il résulte d'une telle
initialisation et du fait que l'axe d et l'axe q du repère
diphasé tournant sont en quadrature, que la valeur de la
composante sur l' axe q du courant statorique notée isq est
nulle, isq=0, ainsi que sa dérivée temporelle, disq/dt=0.
En introduisant le fait que la valeur de la composante
sur l'axe q du courant statorique is est nulle dans les
équations en régime transitoire de la machine asynchrone, on
obtient une loi de commande linéarisante pour la commande du
module du flux rotorique donnée par l'expression en valeurs
réduites suivante:
1 ~Z
isd = x -
m ~rd
dans laquelle
isd est la consigne du courant statorique dans l'axe
d,
est la consigne du module du flux rotorique,
~rd est la composante d du flux rotorique, et
xm est l'inductance mutuelle (ou magnétisante).
Connaissant la régulation souhaitée à appliquer au
flux rotorique, il importe de déterminer la régulation à
appliquer au couple de la machine asynchrone.
L'expression de la dynamique de couple tenant compte
de la régulation du flux rotorique est alors définie comme
suit:
2' ~2' 2*
dCm = ~ ~~ C + ~sN ~r
dt zr ~2 m xr ~2 sl
rd rd
dans laquelle,
Cm est le couple électromagnétique,
wsN est la pulsation statorique nominale,
a~si est la pulsation des courants rotoriques,
tr est la constante de temps rotorique, et
xr est la réactance rotorique.

WO 96128884 12 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ PCT1FR96100317
La figure 3 représente un schéma illustrant un premier
mode de réalisation préféré du correcteur pour la commande
du couple électromagnétique d'une machine asynchrone
conforme à l'invention comportant une boucle de correction ,
du flux du type non linéaire et une boucle de correction du
couple du type linéaire.
La boucle de correction du flux se compose d'un
circuit de régulation 3 du flux magnétique rotorique ~r. é
commande non linéaire utilisant la linéarisation d'entrée-
sortie par bouclage statique, définie par l'équation
~ r
isd = X -
m ~rd
dans laquelle,
~sd est la consigne du courant statorique dans 1°axe
d,
~2 est la consigne du module du flux rotorique,
~rd est la composante d du flux rotorique,
xm est 1°inductance mutuelle (ou magnétisante),
et dont la sortie contr8le la composante d du courant
statorique is .
2o Cette boucle de correction du flux peut de plus
comprendre un premier correcteur 1 linéaire du type
proportionnel intégral dont la sortie v est l'entrée du
circuit de régulation 3.
Comme représenté à la figure 3, le premier correcteur
I linéaire du type proportionnel intégral est de préférence
un correcteur linéaire de type proportionnel intégral '°sans
zéro".
Un correcteur de type proportionnel intégral "sans
zéro" est un correcteur de type proportionnel intégral qui
3o garanti une fonction de transfert en boucle fermée vis-~-vis
de la consigne qui ne présente pas de dépassement sur une
réponse indicielle. -
La boucle de correction du couple se compose d'un
deuxième correcteur 2 linéaire du type proportionnel

R'O 96128884 I3 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~CTIFR96f00317
intégral, de préférence "sans zéro", dont la sortie contr8le
la pulsation des courants rotoriques msl~
La figure 4 représente un schéma illustrant un
deuxième mode de réalisation préféré du correcteur pour la
commande du couple électromagnétique d'une machine
asynchrone conforme à l'invention comportant une boucle de
correction du fluX et une boucle de correction du couple,
toutes deux du type globalement non linéaire.
Le schéma illustrant ce deuxième mode de réalisation
l0 préféré du correcteur pour la commande du couple
électromagnétique d'une machine asynchrone conforme à
l'invention diffère du schéma illustrant le premier mode de
réalisation préféré en ce que le deuxi8me correcteur 2 est
complété par un circuit 8 commande non linéarisante 4.
Ce circuit à commande non linéarisante 4 est défini
par l'équation
Bc~ C
ms. c \ J c m Bc B cm
1 * _1
pc= -Tr, Bc- zr
rd
avec 2.
1 ~sN ~r
r, gc= rr
dans laquelle,
8 est le paramètre caractérisant le point de
fonctionnement en couple,
vcm est l'entrée dudit correcteur,
tr est la constante de temps rotorique,
msN est la pulsation statorique nominale,
xr est la réactance rotorique,
et dont l'entrée est définie par la sortie vcm dudit
deuxième correcteur et dont la sortie contrôle la pulsation
des courants rotoriques msl~
I1 découle de ce qui précède que c'est le mérite de la
demanderesse que de proposer un correcteur pour la commande

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du couple électromagnétique d'une machine asynchrone dans
lequel la commande du module du flux rotorique est effectuée
par une action non linéaire sur le composante d du courant
statorique et dans lequel la commande du couple est ,
effectuée par un correcteur du type proportionnel intégral
"sans zéro" par action sur la pulsation des courants _
rotoriques msl, combinée 8 une loi de commande linéarisante.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le
circuit de régulation du flux 3 est avantageusement défini
l0 par l'équation
. 1 rpr2'
~sd - xm sat(~rd)
dans laquelle la fonction sat(ørd) est une fonction non
linéaire de limitation définie par le système d°équations:
~rd si ~rd > ~rd
min
sat(~rd) ° ~~ si ørd s ~rd
min min
2
_ _1 '~rN
avec ~rdmin Xm ls
max
dans lequel,
est le flux rotorique nominal,
Is est le courant maximal admissible par le
max
convertisseur et/ou la machine asynchrone.
Le circuit de régulation du flux 3 peut également étre
défini par l'équation
2=
1
~sd- ~(~2',pmr) sot(~rd)
dans laquelle,
i~ est l'estimation du courant magnétisant, et
xm(~?=. imr) est une fonction résultant de
l'identification de la caractéristique statique de
magnétisation.

~1~947~
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L8 sortie des premier 1 et deuxime 2 correcteurs, est
de prfrence, la diffrence entre une action
proportionnelle et une action intgrale, l'action intgrale
' rsultant de la diffrence pondre par un gain ki,
w
respectivement kic, entre la consigne ~2 , respectivement
Cm, et l'estimation du flux ?,respectivement de
l'estimation du couple Cm, et l'action proportionnelle
rsultant de la pondration par un gain kp, respectivement
kpc, de l'estimation du flux ?, respectivement de
l'estimation du couple Cm.
Comme indiqu prcdemment, la prsente invention
porte galement sur un dispositif de commande du couple
lectromagntique d'une machine asynchrone par une
rgulation du flux magntique ~ et par une commande du
couple lectromagntique Cm, le dispositif tant constitu
de moyens de commande associs une source d' alimentation
et d'un correcteur K~, le correcteur K~ tant dfini tel
qu'indiqu prcdemment.
Enfin, l'invention porte galement sur un procd pour
la commande du couple lectromagntique d'une machine
asynchrone par une rgulation du flux magntique ~ et par
une commande du couple lectromagntique Cm, au moyen d'un
dispositif constitu de moyens de commande associs une
source d'alimentation et d'un correcteur Rext dfini tel
qu'indiqu prcdemment.
Ce procd comporte les tapes consistant :
- effectuer une rgulation du flux magntique
rotorique ~r au moyen d'un circuit de rgulation commande
non linaire utilisant la linarisation d'entre-sortie par
bouclage statique,
- effectuer une action intgrale puis proportionnelle
de manire obtenir la variable v d'entre dudit circuit de
rgulation, et

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- effectuer une action intégrale puis proportionnelle
de manière à contr8ler la pulsation des courants rotoriques
~sl
Ce procédé est susceptible de comporter une étape
supplémentaire consistant à compléter l'action intégrale
puis proportionnelle pour contr8ler la pulsation des
courants rotoriques ~sl par une loi de commande linéarisante
de manière à s'affranchir des variations du point de
fonctionnement de la machine asynchrone.
l0 T,e procédé est également susceptible de comporter une
étape consistant à fixer une valeur de courant maximum lors
du démarrage de la machine asynchrone ou lors du
fonctionnement en régime défluxé.
Le procédé est également susceptible de comporter une
étape consistant à adapter la réactance mutuelle statique xm
de manière à s'affranchir de sa variation lors du
fonctionnement de la machine asynchrone en régime défluxé.

Representative Drawing