Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
S'5i ~9
~ 'inYention concerne un dispositif d'alimentation pour
machine à réluctance variable, comportant une source, un dispo-
~ sitif de puissance et un dispositii de commande.
La machine ~ réluctance variable est couramment utilisée
comme moteur pa~ a pas~ ~e present dispositii permet d'utili~er
la machine à r~luctance variable9 en cinémati~ue continue~ ~e
dispositif de commande permet, en eifet, d'obtenir une variation
con~inue du couple et de la vitesse de la machine 9 que celle-ci
fonctionne en moteur ou en générateurO
~'invention concerne un dispositif d'alimentation pour
machine à réluctance variable, comportant une 30urce, un disposi-
tif de pui3sance et un dispositii de commande, caractéri~é en ce
que le dispositif de puissance comporte des interrupteurs commandé3
principaux en série avec les enroulements de la machine pour formor
des branches d'~tr~mité, les branches d'extrémités étant reliées
par groupes de deux en série~ entre les deux p8le~ de la source~
de telle sorte que deux enroulements complémentaires ne soient
jamais en s~rie, ainsi que des branches de roue libre pour reiermer
le circuit des enroulements lorsqu'au plus~ un interrupteur comman-
20 dé principal dan~ une branche, est conducteur, et un circuit d'ex- -
tinction des interrupteurs commandés principaux, et en ce qu'il
comporte9 également9 au moins un détecteur de courant pour détecter
le courant dans les enroulements. Aussi, la commande du dispo~itii
de puissance peut être obtenue avec des moyens relativement simple8.
Z5 Selon une caractéristique de l'inYéntion~ des inter-
rupteurs commandés 30nt des thyri~tors~ par exemple des thyristors
de commutation. Il en résulte une excellente adaptation entre la
consommation d'énergie at le couple demandé à la machine.
&ivant d'autres caractéri~tiques de l'inventior., les
~ ~0 branches de roue libre comportent une bobine et une diode et
; sont reliées d'un c8té au point commun d'un interrupteur commandé
- principal et d'un enroulement de la machine dans une branche d'ex-trémité, et de l'autre c8té au pôle de la source qui est relié
la branche d'extrémité en série avec la préc~dente et le circuit
d'extinction comporte deux condensateurs reliés en série entre les
deux bornes de la ~ource, le point commun des condensateurs étant
relié par des interrupteurs commandés d'extinction aux points
communs aux interrupteurs commandés principaux et aux enroulement~
~- constituant les branches d'extrémité.
~ 40 ~uivant une caractéristique de l'in~ention, le dispositii
:~,
... . .
"
20~ 5
.' ' ,; - '-
~. ~ le commande comperte un codeu.r fourrl.issant deux si.gnaux logique~
liés chacun à un couple d'enroulementis complémentaires a~in
d'indiquer le signe de la fo:rce cont.re électromotrice de chacun
des enroulements et de dete.rminer, selon que la machine fonctionne
5 en moteur ou en gén.ératrice~ quels enroulements doivent être ali-
mentés, un di.sposi~i.f de r~férence delivrant une tension analogique
proportionnelle à l'intensité souhaitée, un dispositif temoin de
charge permettant de déterminer, après une extinction d'un inter-
~- rupteur commande, l.e désamorçage du circuit d'extinction et le sens
10 d'une surtention.9 un dispos.iti~ de préparation de commutation ~
avance variabl.e pour générer les signaux nécessaires à l~optimali-
sation de la commutation9 un séquenceur~ et un dispositif de mémo-
riaation de l'~at des interrupteur~ commandés.
: . La présente invention sera décrite plus en détails à l'aide
~. 15 des dessins annexés 9 dans leaquels :
s - la ~igu:re 1 est un schema synoptique de l'ensemble du
di~positi~,
- la figure ~ représente un schéma électronique du dispo-
aitif de puissance et de son branchement avec Les enroulements de
. 20 la machine~
- les fi~ures 3 et 4 représentent un certain nombre de 9i-
gnaux élaboréa par le dispQ~itif de commande.
Le dispositif d'alimentation de la machine 1 a pour but
d'assurer les échanges de courant en-tre une source 2 délivrant
25 une tension continue E et lea enroulements R9 V, B, N de la machine.
Il comprend essentiellement, en plus de la source 2, un dispositif
de puiasance 3 et un dispo~iti~ de commande 4 (~igure 1).
Le dispositif de puissance 3 (figure 2) e~t conçu pour
alimenter lea quatre enroulements R, V~ B, N par des ondea de
: 30 courant en phaae avec leur ~orce contre-électromotrice, sous la
~ forme d'impulsions d'amplitude et de durée variable. Lea quatre en-
: roulements, qui font partie de la machine 19 mais sont représen-
tés ~ur la figure dans le disposi~if de puissance 3 pour ne paa
- compliquer le dessin, ao~t montés dans un circuit ayant une
: 35 atructure en H comportant quatre branchea d'extrémité 30, 31,
.~ 32, 33 et une branche centrale 34. Chaque branche d~extrémité est
'~ reliée, d'un c~te~ à la source, deux branches 30, 32 étant reliées
~- au p8le positi.~ de cette derni~re et les deux autres 31, 33 au
: pole négatif, et de l'autre c8té à la branche centrale 34. Chaqus
: 40 enroulement R, V9 B9 ~ est inséré dans une branche d'extrémité
.
~ B~ r
~.~' '
'- ~"
l~S~t~
différente, en série avec un interrupteur commandé principal ~R,
TV, ~B, TN,~ Un detecteur de courant K est inséré dans la branche
- centrale. Quatre branches de roue libre 359 36, 37, 38 sont reliées
d'un c8té respectiYement ~ cha~une des branches d'extrémité et~
de l'autre c8té9 au p81e de la source auquel n'est pas connectée
- ladite branche d'extrémité. Ces branches de roue libre ont pour but
de permettre la ~ermeture du circuit électrique lorsqulun seul
interrupteur commandé principal est conducteur, et les transfert~
d'énergie vers la source 2, lorsque tous les interrupteurs commandés
principaux TR9 TV, TB9 TN sont bloqués. Des circuits d'extinctio~
39 permettent d'interrompre le courant traversant les interrupteurs
commandés principaux, et, par conséquent, d'agir sur le mode de
fonctionnement du moteur, ou p~t ~e la machine tournante (en
moteur ou en gén~ratrice).
Par construction, les ~orces contre-électromotrices délivrée~
par les enroulements sont deux à deux de sens contraire, au cours
de la rotation. Pour rendre l'exposé plus clair, on qualifiera
de complémentaires deux enroulements R et ~ ou V et N~ dont le8
forces contre-électromotrices sont ainsi en opposition de phase~
et on appellera groupe de branches l'ensemble constitué par deux
branches d'extrémité dont les enroulements ne sont pas complémen-
~5~: taires. ~es forces contre- électromotrices de deux ènroulements
complémentaires sont en quadrature par rapport à celles des deux
autres. ~es enroulements R~ V9 B, N peuvent 8tre alimentés deux
! 25 à deux par la conduction de deu~ des commutateurs commandés prin-
cipaux~ ici des thyristors de commutation ~R9 ~V~ TB9 T~ placés
respectivement en serie a~ec chacun d'eux.
Plus précisément, chaque branche est reliée à un
p81e de la ~ource par un thyristor princip~1 dont l'anode est
tourn~e vers le p~le + et la cathode vers le p81e ~ . Chaque
extrémité de la branche centrale 34 est reliée ~ deux enroulements
complémentaires. Chaque branche de roue libre 359 36~ 37, 38 est
reliée~ d'une part, au point commun a un thuristor principal
~; ~V~ ~R~ T~ TB et à u~ enroulement V~ Rs ~t B et, d'autre part~ au
p81e de la source qui est raccordé aux branches d'extrémité
comportant les enrouleme~ts non complémentaires du pr~cédent.
Les branches de roue libre 359 36~ 37~ 38~ sont compo~ées es~entiel-
lement d'une bobine LR, ~V~ ~BJ 1W en série avec un dispositi~
u~idirectionnel DR9 DV9 DB9 DN9 tel qutune diode ~ semi-conducteur.
~ei circuits d'e~tinctlon 39, comporten5 deu~ conderueteurs Cl~ C2
~ . .
., .
4~~ 5~
d~égale capacit~ branché~ 0:n série entre l.e~ p8le~ de la ~ource.
Te point commun de ces deu~ ~onden~ateurs C1, C~ est relié ~
celui de chaque thyri.stor pr1.:ncipal TR, ~V~ TB~ ~N av~c un en-
~ roulement R, V9 B9 ~ du mste~x 1, par l'.intermédiaire de quatre~.~ 5 interrupteurs commandé~ re~pecti~3 ~ER~ ~EV9 TEB~ TEN, tels que desthyristor~ de comm~tation9 que n
ou~ appellerons thyristors d~ex-
tinction dan~ toute la ~uite de lle.~po~e. Les circuits de commande
des interrupteurs commandé~ c'est-à-dire ici les circuits de
.. : gâchette de~ thyri~tors9 ne sont pa~ représentés sur la ~igure 2
;~; 10 et font partie du di~po~iti~ de command~ 4.
e d~teoteur E place dan~ la branehe centrale 34 ~ournit
r une mesure continue du courant qui circule dans le~ deux enroule-
ments actifs9 quel~ que ~oient ceu2-e~O
J ~e dispo~iti~ de pui~sanoe peu~ ~onctionner selon divers
15 modes, selon le sens des echange~ d'énergie~ et les o~ganes mis
en jeu par ces ~changes. Il e~t évident que la source 1 peut ~our-
nir de 1'énergie aux enroulements R9 V~ ~, N du moteur~ par l~inter-
m~diaire des thyri~tor~ principaux, ~i ceux-ci sont command~s de
manière appropriée~ Il est également évident que de l'~nergie
~: 20 peut 8tre transfer~e des enroulements ~ la ~ource, par l'intermé-
diaire des branche~ 359 36, ~79 38 de roue libre, les thyristors
principaux ~itant blogué~. ~es échanges d'énergie entre les
condensateurs d'extinction Cl9 C2 et, d'une part9 la ~ource et~
.- d'autre part, les enroulement~9 son~ plus complexes. Comme ces
25 échanges doi~ent 8tre pri~ en consldération dans l'étude des mo-
: des de fonctionnement du mote~, et, par cons~quent9 des type~
de commutation du dispo~iti~9 11 est néee~aire de les étudier
~: plus en détailO
Si l'on considère le proce~u~ d'extinction du thgristor
30 principal TR, le fonctionnement du circuit d'extinction 39 comporte
troi 8 phases :
~ - maintien d'une te~sion inverse 2U~ bo~ne~ du thyristor
x: pri~cipal ~ dé~amoresr TR. In~tialement ~upérieur à la tension B
~ d'alimentatio~ le potentiel du pol~t commun décro~t ju~qu'~ égaler
4~' 35 cette tension9
- - décroi~sance ~usqu'~ une ~aleur nulle du potentlel du
j point commun au~ deux co~den~at~ur~9
s - ~laboration de la su~ten~io~, en inverse cette fois~
~~. nécessaire à l'e~tinction suiva~te, iei celle du thyristor
40 principal ~0 ~u cour~ de cette derni~re pha~e, la tension aux
,
~ .
s
,' ' i' '
,, ,
5~ 3 ~
bornes de la diode DV de la branche de roue libre 36 s'inverse et
un courant 91 établir donc dan~ cette branche.
~ a surten~ion nécessalre ~ l'e~tinction des thyri~tor~
principaux, gén~rée au point commu~ des condensateur~ d'e~tlnctlon~
est évidemment tributaire de la capacité des condensateur3 d'ex-
: tinction, de l'inductance de~ enroulements R, V, B~ ~ du moteur~
et de la résistance du clrcuit ~la charge doit prendre une allure
oscillante, et 8tre interrompue avant la décroissance en-dessous
de la valeur tension d'alimentation ~). Ici, le désamorçage
du thyristor d'e~tinction TER s'effectue lorsque le courant
dans la branche de roue llbre ~6 éga~ le courant qui traverse les
enroulements R9 V. ~a ~urtension obtenue est donc également li~e
la valeur de l'inductance ~V de roue libre~
I1 est ~ noter que la charge acquise à l'i~sue de l'ex-
tinction d'un thyristor principal ~haut" TR, TB permet l'ex~inc-
~: tion d'un thyristor principal ~'bas" ~Y, ~N uniquement~
A~in de simpli~ier l'exposé du fonctio~nement, celui-ci
concernera uniquement une séquence élémentaire, étant entendu que
le ~onctionnement du di~positi~ d'alimentation 2 de l'invention se
déroule selon une suite de ces séquences élémentaires. Une séquence
élémentaire de ~onctionnement est dé~inie comme étant la pér~ode
de temps limitée par deux commutations. On désigne par commutation~
l'échange du courant entre deux enroulement~ complémentaire~
cette phase débute ici lorsque le thyristor principal TR alimentant
un premier enroulement R ayant été préalablement éteint, on amorce
le thyristor ~B alimentant le second enroulement B; elle se terml~
avec la disparition du courant dans le premier enroulement R.
~es cQmmutations, et, par conséquent, également les séquences élé-
mentaire~, sont en principe déclenchées par Ies changements d'~tat
de signaux issus d'un codeur ~aisant partie du di~po~itif de com
mande 4. Une s~quence ~lémentaire correspond donc au parcours par
le courant de deux des quatre enroulements, et elle comprend un
allumage de commutation et une e~tinction destinée à préparer 1
commutation ~uiva~te.
Outre son r81e ~p~ci~ique dé~ini plus haut, la commuta-
: tion permet de recaler le courant au début de chaque ~équence
élémentaire; pour arriYer à ce résultat, on définit plusieurs types
de commutation, en ~onction des organes entre lesquels s'ei~ectue
le trans~ert d'~nergie9 du sen~ du transfert, et de la quantlté
d'énergie à trans~érerO
.
~ . ..
6- ~C~ S~
~.
~ Pl~s précisément, comme il a ét~ vu que chaque séquence
f élémentaire oomprend un allumage et une extinction9 on obtient le~
troîs types possïble~ de commutatlon énonc~s ci~dessous en faisant
glisser l'extlnction par rapport ~ l'allumage :
- commutia~ion du prem~er type O l'extinction a lieu après
l'allumage et deux thyri~or~ non complémentaires, conduisent
donc en m8me temp~. ~e transfert d'énergie se ~ait de la source
vers le mcteur, puis des conden~ateur~ d'extinction vers le moteur~
~e courant final depend de l'angle de conduction déterminée par
le temps séparant l'extinction de l'allumage.
- commutatlon du deu2ième type g l'extinction est syn-
~3.: chrone de l'allumage- Toute l'~nergie transite par les condensa-
teur~.
commutation du trois~me type s l'extinction précède
l'allumage. Une premi~re pha e correspond a un transfer~ d'énergie
du moteur au co~densateur, ~u~qu'au dé~morçage du thyri~tor d~ex-
tinctio~
Il appara~t alors une phase de ré~upération d'énergie dans la
source par les circuits de roue libre. Cette seconde phase peut
être évitée ~ Qllumage intervlent avant le d~samorçage du
thyristor d~e~tinction.
Par le choix approprié du type de commutation, il est
tou~ours possible de recaler, au début de chaque séquence ~lémen-
taire, le courant sur une valeur de commande. Cette possibilité
constitue l'une des ba~e~ essentielles de la régulationO
~e choix du type de commu~ation est, par con~équent, lié
à la valeur init~ale du courant (in~érieure ou supérieure ~ la
valeur de commande~, de plu~9 il tient compte des événements an-
térieurs.
Une commutation du premier type est utilisée pour ~aire
cro~tre le couran~ ~usqu~ la valeur de commande, et l~egtinc-
tion est provoqu~e lorsque cette ~leur est atteinte. ~e second
type peu~ etre considér~ comme u~ cas limlte du premier et
i détermine la quantlté minimale d~énergie pouvant 8tre transmise
à la machine au cours d'une séquence él~mentaires9 ~i l'énergie
~ e~fectivement consommée ~u cours de cette m8me séquence est in-
$ férieure9 il se produit un déséquilibre qu'il est néce3saire de
compenser. ~a commutation du troisieme type permet de débuter une
séquenee élémentaire en reoalant le courant vers le ba~ par renvoi
d~énergie vers les condensateurs et la 90UrCe.
~, ,
,, ~ .
, . -
~ .
~ 7~r~
L'une des oont~rai.:n.t.e~ du di~po~.t~.f de commande e~t~
par Gonséquen~ de dé~ermine.r le type de commutation a e~fectuer
en fonction9 d'~n.e par~, du n.i.vea~ du couran~ e~v9 d'autre part~ du
type de la commu.~at.ion antér.~ieu~e. .~e~ condit:LGn~ imposées concer-
nant le type d.e commutat!on ~ont portée~ ~ur le tableau suivant :
Commuta~.~.r,~Co~ran.t détect~Commutation
précédenkeco~rant de commande e~fectuer
~1 ler type
ler ~yp~
1 2~ type
~1 ler type
2ème typ~
e type
3~me type ~ 2e t~e
~1 3e type
Il a ét~ vu que l'on peut notamment considérer deu~ état~:
- deu~ thyristors principau~ TR, TV étant conducteur3~
le moteur reçoit de l~énergie de la source 2 en quantité supérieure
à celle qui est con~ertie, et le courant est croissan~
- l'un des deu~ thyristors principau~ étant bloqué~
par exemple ~R~ le cîrcuit électrique étant en roue libre ne re-
çoit aucune énergie de la source 2, et l'~nergie convertie corres-
pond a une décroissance du courant.
Le réglage du rapport cyclique de ces deu~ états9 ba~sur la mesure de l'inten~ité du coura~t instantané, pe~met u~
contr~le permanent. S'il appara~t la n~ce~sité d~entretenir le
courant, le thyri~tor principal bloqué ~R peut 8tre réamorcé, et~
~ ~ue de cette opération, îl e~t nécessaire, pour préparer la
commutation ~uivante :
- d~éteindre 1'autre thyri~tor principal TV pour inver~er
la charge de~ condensateurs~
- de réallumer ce thyristox principal TV lorsque la charge
est achev~e et eteindre le premier thyri~tor principal ~R qui a
été réamorce9 pour préparer la commutation. En e~et9 quelles
que soient les opération~ e~ectuées, avant toute commutation~
on doit aboutir ~ un état o~ deux enroulements so~t parcourus
par un courant9 l'un de~ deu~ thyristor~ principaux étant con-
;; 40 ducteur et l'autre étant bloqu~9 la fermeture du circuit étant
~ . .
~.~
~ ' alors assu~ee pa-r une branc.he de xou.e li'~re9 îc:i..'a 'branche 360
~e ~hyri~to.r p..i.n~î.pal bloqué est ce:lui qui doit ~re nvrmalemen~
remplace ~ la oommutat;i.o~ ~ui~,an~e. O.rl notera pa.rticulièremen~
qu.e9 dan~q le ca.~ où. la. CQ~ a~en précedente a af~ecté un
enroulement i'hau~Yi'g :L~. commutat:i.on a ~enir conce~ne9 obligatoire-
. ment, l.es enroulem~t~ a,eff~9 pour ce ~aire9 le,3 thyri.,3~0r,s
princi.paux ~ asi' do.i.~rent ~t:re 'bl~qué~, et l.'on doit charger le,s
eondensatel~ s pollr l'e:x:tin~tlc:n des th.yri.s~tors pr;i.ncipallx l'haut".
'' ~e processu~ est exaetement in.verse 'I.or~que la c~ommutation précé-
dente a affecte l~.n enroul.eme.~t ~basDI~
~ ext.inction d'un thyri.,stor principal s~effectuant par
l'amoxçage du circi3.î.~ de décharge d'un Go.ndensateur, et le d~sa
~ morçage nat~rel de ce circuit inter-~enant apres un certain délai
! lorsque l'autre ~o~densateur d'ext.jinction est recharg~, il est
né~essaire d~:1nte.rd.ire touk ré~morçage précoce du m8me thyristor
: principal qui interrompra.i.t cette chaxge~ et cela quelle que
soit l'informat;:i.on fournie par le detect.eur de couran~. C'est pré-
cisémen.t le r8.l.e d'un dispo~itif témoin de charge prévu dans le
; dispositif de commande 49 de per.mettre de différer éventuellement
! 20 le réamor~age dura~t l~activité du circuit d'e~tinction. De plus~
j ce dispo~iti~ témoin de ~harge four.nit, lorsque deux. thyri~-
tors principaux ~ont conducteur~9 l~information primordiale per-
mettant de determiner leque~ peut 8tre éteint, en fonction de~
charges respectives des condensateur~.
.~ 25 . ~oute e~inctlon suivant UM.e exti.nction préalable à une
; commutation déterminée a~fecte obl.i.gato.irement le thyrlsto~ prin-
cipal à éteindre pour permettxe la commutation suivante9 que
cette excitation soit à effectuer avant, pend.ant9 ou après l'amor-
çage relatif à la commutation. Ce n'est que lorsque cette exti~c
tion est achevée et que le.s condensateur~ sont rechargé~, que
le système est pr~t .~ commuter a nouveau. ~orsque le systeme est
pr8t ~ sommuter9 L'en~retien du Gourant doit 8tre abandonné 9i
le temps resta~.~ a~nt la eomm~tation suivante est i~férieur à
deu~ fois la duree d'e~tinction9 étant donné que9 comme il a été
. 35 prevu plus hau.t, tout a:llumage d'~n thyristor principal destiné
à augmenter le cour.ant implique9 pour préparer la eommutation
suivante, llext~ ction de l~autre thyri.~t.or principal du groupe
pour inverser la chaxge de~ condensateurs9 puis le reallumage
dud.it autre thyri~t;or pri~eîp~l lor~que la charge est achevée
et l~extin~t.i.on du premier t~yristor prin~ipal pour préparer la
,,,
, ,
~ . . .
,,~ ~' ''.
:: .
0~5~3
commutation. Il en résulte que les commutations doivent 8tre pré-
vues à l'avance~ et qu'une durée ~gale au double de la durée d'une
extinction est réservée à leur préparation. Au cours de cette
phase de préparation, tou~ réamor~age du thyri~tor principal à
commuter est donc interdit. Si ce thyristor principal e~t conduc-
teur, deux cas peuvent se pr~sen~er
- si les condensateurs 80nt chargé~ pour l'éteindre~
1'e~tinction sera déclenchée au plus tard au bout d'une durée ~ga~
la durée d'une e~tinction,
- dans le cas contraire9 l'egtinction de l'autre thyristor
principal est déclenchée instantan~ment afin d'inverser la charge~
pUi9 on est ramené au cas précéden~.
~ a phase préparatoire ~ la commutation est donc condition-
née par le plus mauvais cas, c'e~t-à-dire celui où deu~ extinc-
tions sont néces~aires avant la commutationD pendant toute cette
- pér~ode9 les opérations interdites et les opératio~s obligatoire~
sont déterminées par le temps, les états de conductlon et la
charge des condensateurs. Cela implique que la commutation soit
prévisible, ce qui n'est pas toujours possible. Dans ce cas~ il
peut 8tre nécesqaire d'effectuer tout ou partie des opérations
précédentes, non plus en avance, mais en retard~ le principe
!,;'~, restant~ toute~ois~ identique9 et les opération~ étant encha~-
nées a~in de permettre leur acquittement au plu9 t8t. ~e retard
maximal est rencontré lorsquep un premier enroulement devant~' 25 8tre commuté~ le thyristor principal correspondant et l'autre
thyristor principal du m8me groupe, sont conducteurs~ les con-
densateurs étant chargé~ pour éteindre ce dernier. Dans ce cas,
c'est lui qui doit 8tre éteint; puis, ~ l'issue de la charge
des condensateurs~ il doit etre réamorc~ et le thyristor prin-
cipal correspondant à l'enroulement à commuter~ doit 8tre~teint~ le thyri~tor de ltenroulement le remplaçant étant amorcé
seulement ~ sue d'une nou~elle période de charge des con-
den~ateurs.
Il résulte de toutes ces contrainte~, que le fonctionnement
du dispositif d'alimentation d~pend dlun certain nombre de varia-
blee d'état. Ces variables ~ont :
- 81 et S2 0 signau~ directement is~us du codeur~
~ .
- I O ~ortie du detecteur de coura~t9
tension de commande,
- 40 - tf1 et tf2 : sorties du dispo~itif t~moin de chargeO
.
,.
.
~.,
~ ~o~
~'état des condensat.eu:rs d'e.~tinction est décrit par qua-
tre signaux logique~ ~
_ 0RB indique une tens10n au point milieu supéri.eure à
la ten~ion d'alimentation, c'est-à-dlre la possibilité de désamor-
5 cer les thyri~tjo~s ~R ou TB
0VN indique une tension in~érieure ~ zéro pe~mettant le
désamorçage de TV ou ~,
- EIl indique l'acti~ité de~ thyr.i~tors d'extinction TEB
A Ou TER, c'est--à-~ire la phase compri.se entre le désamorçage provo-
10 qué de ~B ou TR et la fin de la ch.arge des condensateurs~
- BI2 indique l'aGtivite des thyristors ~EV ou TENO
De pluS9 le courant I e~t comparé en permanence ~ la
tension U~ et il en résulte une variable logique ~C (limite de
courant) indiquant si le courant est ~upérieur ~ la valeur de
~ 15 commande.
Le dispositif de commande 4 a pQUX but d'élaborer les si-
gnaux correspQ~da~ aux variable~ d'état, et de les traiter en vue
de la commande du dispositi~ de puissance 3. A cet effet, il com-
porte un certain ~.ombre de dispo~iti~s énumérés ci-aprè~ : Un
20 codeur de position fournit les deu~ ~ignaux logiques Sl et ~2 li~s
chacun à un couple d'enroulements complémentaires afin d'indi-
quer, dans tous les cas~ le sign~ de la force contre électromo-
~- trice de chacun des enrouleme~ts et de déterminer, selon que
la machine fonctionne en moteur ou en génératrice, quel~ enrou-
25 lements doivent 8tre aliment~. Un dispositi~ de référence
délivre une tension analogique proportionnelle à l'intensité
souhait~e9 afin d'asservir la machine~ de telle 30rte que l'inten-
~it~ mesurée ~uive ~id~lement cette tension de commande. Un
~' dispo~itif témoin de charge pe~met de déterminer9 après une
30 e~tinction, l'achèvement de la charge des condensateur~~ c'est-à-
dire le dé~amorçags du circuit d'extinction et le sens de la
~urtension obtenue. Un dispositi~ de préparation de commutation
à avance variable regroupe l'ensemble des moyens de traitement
permettant~ ~ partir des ~ignaux du codeux et de la mesure de }a
35 période de la charge de~ conden~ateurs, de générer les 3ignaux
n~cessaires ~ l'optlmaliRation de la commutation. Un séquenceur
élabore9 à partir des ~ignau~ avanc~3 ~ouxnis par le dispositif
~: de préparatio~ de commutation à avance variable, et du sens de
rotation command~, le~ informations nécessaires à l'alimentatio~
40 des enroulements. Un dispositif de mémorisation de l'état de~
,
.
thyristors permet de mémoriser l'état de chacun des thyristors
principaux et de chacun des thyristors d'extinction. Compte tenu
de la correspondance entre les thyristor3 et les mémoires, il
est avantageux, pour ne pa~ compliquer l'exposé, d'utili3er pour
les mémoires9 la m8me dé~ignation que pour les thyristor~ cor-
respondants. Ces mémoires seront donc désignées par TB, TR~ TV~
TNJ TEB, TER, ~EV, TEN.
~ e dispositif de xéférence comporte notamment un comparateur
destiné à comparer en permanence la tension de commande U pro-
; 10 portionnelle à l'intensité souhaitée et l'intensité réelle I~
pour délivrer la variable logique IC indiquant le signe de la
différence.
Dans le dispositif t~moin de charge, des transformateurs
de détection fournissent pendant la conduction du circuit d'ex-
15 tinction, un signal continu p~é~entant globalement les caractéris-
tiques suivantes o
- le signal est négatif tant que la tension du point mi-
lieu est comprise entre zéro et la tension d'alimentation,
- le signal devient brusquement positi~ dès que le point
- 20 milieu présente une surtension~ puis ~'annule avec le désamorçage
~; du circuit d'extinction.
~'impulsion positive~ remise en forme (tf)~ signifie que
l'opération d'extinction a normalement abouti à une ~urtension
opposée permettant l 'e~tinction ~uivante. Afin d'éliminer toute
25 information para~ite, des moyens sont prévus pour créer une
fen8tre que l'on ouvre à la fin de l'impulsion d'amorçage du
thgristor d'extinction et que l'on referme par l'impulsion t~
' seule la première impulsion étant ainsi prise en compte. Une
s bascule m~morise le sen~ de la surtention9 l'impulsion tf1 en
30 provenance du circuit d'extinctio~ constitué par les thyristors
'/ d'extinction TEB~ TER excite 0VN9 l'impulsion tf2, en provenance
~; du circuit d'extinction constitue par les thyristors d'extinction
s T~V, ~E~, excite 0RB.
~a ~igure 3 (o~ le temps est porté en abscisses) montre
35 comment le dispositif de préparation de commutation à a~ance
~ariable pe~met de compenser la non-instantanéité de la commu-
tation. En effet9 le courant~ dans u~ enroulement, par exemple
~ le courant lR dans l'enroulem~nt R, ne s'échange pa~ instantanément
''t,' avec le courant dans un autre enroulement~ par exemple iB;
~- 40 or~ il a été démontré que ce fait ne constitue pas un inconvénient
,
.. , ~
;,
.
12.-
59 ~
si le début de la commuta~ion est avancé, afin que ce~te opération~oit centrée sur l'in~tan~ théorlque te. ~e~ ~ign23ux (a) du codeur
doivent donc 8t~3e avancé~, dlun temps ~ proportionnel à l'inten-
- sité du courant9 en declenchant la commutation par les signaux (b)
ainsi avancés, il est po~sible de satisfaire aux principes pré-
cédents. ~a commutation devant 8tre p~3é7ue avec une avance cor-
re~pondant à de3~x périodes de charge des condensateurs~ une mé-
moire de stockage de la période de charge emmagasine la durée
de la dernière période de charge me~urée~ A partir de cette
information, sont généré~ deux signau~ (c) et (d) associés ~
; chacune des voies du codeur~ correspondant à une prévision ~ T et
à 2~. Ainsi~ à chaque voie, sont associ~s trois ~ignau~ : un
; signal avancé (b) et deux signaux prévisionnels (c) et ~d)~
repré~entés sur la ~igure 3. Pour élaborer ces signaux~ on tient
-3; 15 compte du ~alt que :
~ la variation de durée de la séquence élémentaire e~t
négligeable au cours d'un pas complet de fonctionnement (alimen-
tation successive des quatre enroulemsnts)~
- la variation de la période d'extinction est négligea-
ble d'une extinction ~3 la suivante, du ~ait au'elle ne dépendque du courant, dont la vitesse de variation est limitée.
7~ Au~ à chaque voie du codeur~ sont associés,dan~ le
dispositi~ de préparation de commutation à avance variable~
; trois compteurs et trois décompteurs. ~e~ comptsurs ~ont chargés
par une fréquence d'horloge~ et leur entrée peut être inh~béeO
I1 existe~ d'autre part, un générateur de rampe à seuil variable
permettant de d~compter un temp ~ors de chaque e~tinction~ la
~ p~riode totale est mesurée par u~ compteur et mise en memoire.
i Dans l'explication du fonctionnement qui va suivre~ en s'appuyant sur la ~igure 4 où le temps est porté en abscisses~
la mention des di~érents organes e~t suivie entre parenthè~es du
~ rep~re du signal de ~ortie correspondant. Chaque transition tcl~
:?'' tc2~ tc3 du ignal (a) correspondant à une voie du codeur provogue
le d~clenchement du générateur de rampe ~e)O ~orsque le seuil est
atteint au bout d'un temps ~ nhibition du premier compteur
(~) est levée9 et il emmagasine une in~ormation proportionnelle
~; au temps écoulé. Simultan~ment~ un décompteur (g) est chargé àla valeur de la période d'egtinction et décompté enpermanence~
~or~qu'il atteint zéro9 il est rechargé et l'inhibition du
second compteur (h~ est levée. ~3rs du second passage ~ ~éro~
... . . .
'~
.
r
r.
13.-
9 ~ ~
- l'inhibition du troisième compteur (~3 est levée. A la transition
suivante, les trois décompteur~ (m), (l), ~k)~ sont charg~s par
les contenus de~ troi~ compteur~ (f), (h3, (j) et décomptent
immédiatement. Au passage à ~éro du premier d~compteur (m)~ est
g~néré un signal (b) en ava~ce par rapport au signal du codeur;
au passage ~ z~ro du deuxième decompteur (l), est généré un
~- signal (c) préc~dan~ le signal avance (b~ d'une période d'extinc- '~; tion; au passage à zéro du troisième décompteur (~), est généré un
'~ signal (d) précédant le signal avanc~ (b) de deux périodes d'ex-
tinction.
~e séquenceur comporte quatre mémoires de commutation
- et quatre mémoires d'état. Ces mémoires indiquent, à un instant
donné, et compte tenu du sens de rotation commandé, les deux
enroulements acti~ et les nécessités de commuter deux enroule-
ments~ chaque état de chaque voie du codeur correspondant à un
; ! enroulement pour un sens de rotation déterminé. Les requêtes de
- commutation sont mémorisées jusqu'à leur acquittement permettant~
par comparaison au~ autres informations décrivant l'état du système~
l'encha~nement de~ opérations aboutissant à la commutation e~fecti~e.
Pour e~pliquer le fonctionnement du séquenceur, nous ne
considérerons plus par la 8uite que les signaux avancés S et S'
t: i 8ui~ seuls~ sont utilise~- ~e sens de rotation commandé e3t repé- ré par la variable logique ~8~1.
Comme indiqué précédemment, on a~ecte un couple d'enroule-
ment~ ~ chacun des signaux. Pour un sens de rotation donné~
~!,'', l'alimentation de l'un ou l'autre des enroulements est liée
~ .
l?état du si~nal, la correspondance étant invereée pour l'autre
sens de rotation.
~ On peut donc choisir une correspondance :
,,~"ir~ ~ 30 B = S ~ 8
R = B
V = S' ~ 8
N - ~
Dans ces conditions, chaque ehangement d'état des signaux
S ct S' requiert une commutation~ donc l'amorgage d'un thyristor~
e thyristor concerné est determiné par le ~ront~ montant ou dear
cendant, du ~ignal codeur, et la valeur de "8".
a requête de commutation est mise en mémoire jusqu'à
son acquittement, c'est-à-dire l'amorçage effectif du thyristor~
les quatre mémoires étant désignees par TCB~ TCR, TCV~ TCN. Ces
., '!
,,'~ .~/
' ~'','''' ' ', i , '
'.: ' ' . : . ' .
~ ' , ' . , . ~ '
~' ' ' '
.~ ' . ' . .
~ 5~ 7~
: désignation~ ~ont choisies de telle ma.nière que, par exemple,
TCB indique une .~equ~te de commutation de l'enroulement R à l'en-
~ roulement B par amorçage du thyri.stor ~B.
Lorsque la commutat:ion est acquittée, une seconde mémoire
conserve l'état de l'enroulement acti~. Ces quatre mémoires
d'~tat sont dés~gn~es par R9 B~ V~ N, comme les enroulements cor-
respondantsO
~ 'inversion du sens de rotation fait l'objet de préeau-
tions particuli~res : cette inve:rsion ~change instantanément~
voie par voie9 les mémoires d'état R et B d'une part, et V et N
d'autre part. Si elle intervient au cours d'une requ8te de commu-
tation, elle sera sans ef~et ~usqu'a ce que la commutation soi~
acquittée. ~a mémoire d'état en~uite chargée correspond à la nou-
~elle valeur de ~'~"0
~:~ 15 ~e fonctionnement du di~positi~ de commande est donc
régi par un certain nombre de fonctions et d'équations logiques.
A la limitatlon du courant~ correspond une fonction com-
binant deux in~ormations analogiques : la tension de commande
et le courant mesuré au point milieu du moteur, en une in~ormation
logique ~ C dont la signification e~t la suivante
C = 1 si le courant est supérieur à la commande~
C = O dans le cas contraire.
.. Un signal désigné par RF est lié ~ chaque voie :
.~ RF1 passe ~-1 lors d'une tran~ition sur S' avec ~C,
RFl pa~se à 0 lors d'une transition sur Q avec ~0,
R~2 passe à 1 lors d'une transition sur S a~ec ~C,
- RF2 pas~e ~ O lor~ d'une transition sur ~' avec ~C4
.. Globalement, 8i RF1 et RF2 80nt à zéro au moment d'uxe
. commutation, celle~ era du premier type, 9i l'une des deux
'~ 30 est à zéro et l'autre à 1 elle ~era du second type, si les deux
i sont ~ 1 elle sera du troisième type.
~n ~onction des di~érente~ variables d'état élaborées
. par les fonctions pr~cédentes, il appara~t-des raisons d'allumer
; le~ thyristors principaux9 ou de les éteindre, qui sont des rai- :
so~s d'amorcer les thyri~tors d'extinctlon. ~es raisons d'amor
, cer les thyristor~ principaux ~ont désignée~ respectivement~
!~ s~lon le thy~istor principal au~quelles elles s~adressent, RAB~
.: RAR, RAV, RAN; les raison~ dléteindre les thyristor~ principau~
~ont des raisons d'amorcer les thyri~tor~ d'extinction REB, RER~
REV, REN. Chacune de ces raisons se traduit par une impul~ion de
;
, .
.- . ~
. .
.
3~
g~chette sur le thyristor corre~por~a~t, et la mise en mémoire de
l'état de conduetion, dan~ les mémoire~ repéréeq respectivement par
~B, ~R, ~V, TNs TEB~ ~ER~ ~EV9 TEN.
Dans le but de simpli~ier l'étude conduisant à l'équation
logique exprimant les raisons d'all~mer ~n thyristor donné, on di~-
tingue arti~iciellement l'allumage de commutation et l'allumage
de maintien. Le premier e~t requis par un changement d'état
d'un signal codeuIo~ le second par passage ~ zéro de IC. Il existe
un troisième type, marginal, qui e~t l'allumage de repositionne-
ment, lorsqu'un thyristor a été ~teint pour inverser la charge descondensateurs,o il est alors sy~tématiquement réallumé dès la fin
de cette ehargeO
On doit rappeler qu'un thyri~tor ne doit jamais être amorcé
. 9i le thyristor complémentaire ou si un thyri~tor d'extlnction
de la m8me ~oie est conducteur9 ainsi 9 par exemple~ le thyristor
~B ne doit jamai3 8tre amorc~ si TR~ TEB~ ou ~ER sont conducteur~.
Selon le type de la commu~ation, l'allumage est e~fectué
instantanément ou dif~r~ jusqu'~ passage à zéro de ~C. Ainsi~ la
mémoire de commutation TC~ du sé~uenceux~ par exemple, fournit une
; 20 raison d'allumer le thyristor ~B si R~l est ~ zéro ou ~i IC est
i ~ zéro.
En règle générale, les allumages de maintien sont pro~oqué~
par le passage à zéro de ~C. Il3 ~ont interdits lorsque la commu-
tation du thyristor concerné e~t prévue moins de deux périodes
d'extinction plu~ tard. Il~ sont également interdits ~i la commu-
tation précédente a été du tr~isi~me type~ soit si
IH = RF1 . RF2 - 1.
~ e~ allumage~ de repositio~nement 90nt commandé3 lorsque
tous les thyri~tors sont étei~ts (T~E) à condition qu'il ne s'agisse
~- 30 pas d'une commutation de troi~i~me ~ype ( ~ .
Si~ de plus, on doit a~oir un ordre de démarrage (OD)~ il
est possible d'expliciter l'équation logique des raisone d'allumer~
par exemple RAB.
RAB = OD . ~R . ~ CB. (RF1 + IC~ ~ 0YN . B . IH (T~E ~ IC.TT1
~e~ raisons d'éteindre n'apparais~ent que ~i le thyristor
est conducteur et si les conde~ateur~ sont chargés dans le sens
permettant ~on dé~amorçage. Elles ~e mani~estent dans les ca~ sui-
- vants s
- si ~C = 19 alors qu1un autre thyristor est conducteur~
- au dobut d'uue commutation de 2ème ou 3eme t~po
'
103S~i~S~
(pré~ence de RF~ lors d'une transition ~ur S' (TCSI) ou de R~2 lors
d~une tran~ition sur S ~CS~
- p~ur preparer la commutation avec une avance d'une période
d'extinction (repr~rage par la présence d'une variable logique 4E
liée à chaque voie) 9
- lors~ue deux thyristors étant conducteurs, la commutation
de l'un d'entre eux est pré~ue ~ moins de deux périodes d'extinc-
tion~ l'autre devant ëtre éteint pour inverser la charge si celle-ci
n'e~t pas correcte9
- en l'absence de prévisionnel, lorsqu'un enroulement devant
être commuté, le thyri~tor qui l'alimente est conducteur9 deux ca~
peuvent alors se présenter o ou bien ce thyristor peut 8tre ~teint
immédiatement, ou bien il est néoessaire d'inverser préalablement
la charge des condensateurs9 la distinction entre ce~ deux cas est
!,. 15 fournie par l'état de 0- Dans les deux cas~ seul sera éteint le
thyristor autorisé.
~ e fonctionnement de ce d~spo~itif d'alimentation, malgré
sa complexité apparente, peut 8tre en ~ait obte~u en mettant en
oeuvre un minimum de moyen~, et tout en conservant un ~onctionnement
optimal.
~ ien entendu, l'invention n'e~t pa~ limitée à l'exemple
de réalisation ci dessus décrit et repr~sent~9 à partir duquel o~
pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation~
sans pour cela ~ortir du cadre de l'invention.
'~:
.,
~ .
~.:
.
/
