CH465041A - Installation pour la constitution de tensions pilotes de commande de la commutation électronique d'un moteur à induction polyphasé - Google Patents

Description

Installation pour la constitution de tensions pilotes de commande de la commutation electronique d'un moteur 'a induction Polyphase 0n connait dejä une installation pour la constitution de tensions pilotes de commande de la commutation electronique du courant d'alimentation d'un moteur electrique ä induction ä partir dune source de tension continue, 1e courant d'alimentation du bobinage de cha- que Phase dudit moteur etant soumis ä la commutation alternee de deux canaux de commutation electronique unidirectionnelle agences de maniere ä engendrer Jans ledit bobinage de Phase un courant alternatif quasi sinu- soidal, les tensions pilotes de commande de chaque canal de commutation ne differant que par leurs phases res- pectives, les tensions pilotes correspondant aux deux canaux de commutation dune meine Phase etant d6pha- s6es de 1800, dans laquelle un Premier generateur d'impulsions, asservi au mateur, actionne au moins un circuit multistable agence de maniere ä engendrer au moins deux successions de tensions digitales periodiques, dites constitutives , sous forme de paliers, chacune des successions correspondant ä une demi-alternance dune courbe periodique approximativement sinusdidale. Un circuit de juxtaposition chronologique des demi-al- ternances delivre deux tensions dephasees constituees chacune d'alternances completes unipolaires, constituant lesdites tensions pilotes, tandis qu'un circuit de commu- tation altemee applique alternativement et respective- ment l'une ou 1'autre des tensions pilotes, ä un organe de commutation ä seuil, attribu6 ä chaque canal de com- mutation, contrölant la croissance du courant d'alimen- tation. Des moyens sont prevus pour introduire une fre- quence de glissement agissant sur 1e nombre des impul- sions actionnant 1e circuit multistable, la frequence de glissement etant limitee ä une valeur ne depassant pas Gelle correspondant au couple maximum du moteur et, un circuit de stabilisation automatique de la vitesse de rotation du moteur agit sur 1'un des parametres sui- vants : frequence de glissement, nombre d'impulsions du Premier generateur, ou amplitude des tensions pilotes. Cette installation permet essentiellement la g6n6ra- tion d'un systeme de fonctions biphasees, obtenues par juxtaposition de demi-alternances deux ä deux.

La presente invention a pour objet une installation du genre ei-dessus pour la constitution de tensions pilotes de commande de la commutation electronique d'un mo- teur electrique ä induction-polyphase ä partir dune sour- ce de tension continue, permettant d'engendrer un sys- teme deRTI ID="0001.0268" WI="12" HE="4" LX="1274" LY="1609"> tensions non seulement biphasees mais poly- phas & s quelconques, 1e courant d'alimentation du bo- binage de chaque Phase etant soumis ä la commutation successive de canaux de commutation electronique uni- directionnelle en nombre egal ä celui des phases du moteur agences de maniere ä engendrer dans ledit bobi- nage un courant alternatif quasi sinusodal, ladite instal- lation comprenant un generateur d'impulsions asservi au moteur, actionnant un circuit multistable agence de maniere ä engendrer des successions de tensions digitales periodiques, dites constitutives # sous forme d'eche- lons, des moyens de juxtaposition desdits echelons deli- vrant pour chaque Phase une tension constituee d'alter- nances completes unipolaires constituant lesdites tensions pilotes, un circuit de commutation appliquant successive- ment lesdites tensions pilotes ä un organe de commu- tation ä seuil attribu6 ä chaque canal de commutation et contrölant la croissance du courant d'alirnentation du moteur, des moyens pour introduire une frequence de glissement agissant sur 1e nombre des impulsions action- nant 1e circuit multistable, la frequence de glissement etant limitee ä une valeur ne depassant pas Gelle corres- pondant au couple maximum du moteur et un circuit de stabilisation automatique de la vitesse de rotation du moteur agissant sur 1'un des parametres suivants : fre- quence de glissement, nombre d'impulsions du g6n6ra- teur, ou amplitude des tensions pilotes, cette installation etant caracterisee par 1e fait que lesdits moyens de juxta- position sont constitues par des elements de commutation passant successivement et dans un ordre cyclique de l'etat bloque ä 1'6tat conducteur, puis inversement, cha- que passage d'un Etat ä 1'autre determinant Sur la phase correspondante un echelon de tension pilote, lesdits 616- ments de commutation 6tant command6s par un circuit multistable agence en compteur d'impulsions.

Le dessin annex6 repr6sente, ä titre d'exemple, une forme d'ex6cution de 1'invention.

La fig. 1 Bonne, ä. titre d'exemple non limitatif, une forme de circuit de composition digitale et du circuit multistable associ6, agenc6 en compteur d'impulsions, de maniere ä engendrer le systeme de tensions pilotes triphasees R, S et T.

La fig. 2 Bonne, ä titre d'exemple non limitatif, un circuit de r6gulation des paramUres frequence et ampli- tude des tensions pilotes, en vue de la Stabilisation de la vitesse du moteur ä induction.

La fig. 3 est un exemple de tension pilote co@nstituee dune Suite d'alternances positives quasi sinusoidales, obtenue avec 1e circuit de la fig. 1.

La fig. 4 est relative ä un circuit multivibrateur ä fr6quence variable, g6n6rateur de la fr6quence de glis- sement du moteur ä. induction.

Le fonctionnement du circuit selon la fig. 1 se com- prend de la maniere suivante Un premier Etage bistable, constitu6 par les transis- tors 3 et 3' joue le röle auxiliaire de d6multiplicateur pr6alable et de r6partiteur des impulsions d'entree. Les impulsions dites de synchronisation , dann 1e cas par- ticulier d61ivrees ä raison de 24 par tour du moteur, sont inject6es en 1, tandis que les impulsions dites de glis- sement , sont inject6es en 2 avec une fr6quence qui d6pend du r6gime de fonctionnement.

Les 3 atages bistables suivants 4-4', 5-5', 6-6' sont constitu6s en anneau de comptage gräce aux circuits associ6s aux resistances 7 qui.leur conferent la propri6te de basculer ä tour de röle, dans un ordre cyclique, d'un etat ä 1'autre puis inversement. Cet anneau de comptage constitue 1e circuit multistable de commande du circuit de composition digitale qui comporte les 3 voies R, S et T d'un Systeme triphas6, chacune des voies 6tant ali- ment6e par 3 transistors, par exemple 10, 14 et 17 pour la premiere.

D6finissons 1'etat initial de 1'anneau de comptage comme 6tant celui pour lequel tous les transistors de gauche (4, 5 et 6) sont bloqu6s et ceux de droite (4', 5' et 6') par consequent conducteurs. Les trois transis- tors d'alimentation de la phase R (10, 14 et 17) sont alors bloqu6s, d'oü un 6chelon de tension nulle Sur R. A la premiere impulsion active transmise par 1e con- densateur 8, 1'etage 4-4' bascule, 1e transistor 4' 6tant alors bloqu6 d'oü d6blocage duRTI ID="0002.0274" WI="14" HE="4" LX="689" LY="2151"> transistor 10 et appari- tion d'un echelon de tension positive en R (voir fig. 3). A la seconde impulsion c'est 1'6tage 5-5' qui bascule avec deblocage de 14 et apparition d'un second 6chelon de tension positive en R. La troisieme impulsion entraine de baseulement de 6-6' avec d6blocage de 17 et appari- tion du troisieme 6chelon de tension positive en R. La quatrieme impulsion entraine 1e retour de 4-4' ä son Etat initial avec blocage de 10 qui entraine la rMuction d'un echelon en R. Avec 1e retour de 5-5', la cinquieme impul- sion fait r6trograder de deux eehelons alors que la sixie- me impulsion ramene tout 1e Systeme dans son Etat ini- tial (fin dune alternance Sur R).

La r6p6tition p6riodique de ce cycle engendre la fonc- tion trac6e ä la fig. 3. La compression des 6chelons vers 1e sommet est simplement obtenue par u n rapport judi- cieux des r6sistances 18 et des r6sistances de charge, en vue de se rapprocher, par exemple, d'alternances de sinusoide dopt la definition Sera d'autant meilleure que chaque alternance comporte plus d'6chelons. L'amplitu- de des alternances est definie par la tension 19 qui est assujettie aux conditions de fonctionnement du moteur, singulierement ä sa vitesse. Les resistances 25 ä 27 ne jouent ici qu'un röle d'adaptation tandis que le commu- tateur 20 permet 1'inversion de deux phases en vue de Einversion du sens de rotation du moteur ä induction. La maniere dopt sont coup16s les transistors Sur les lignes S et T montre bien que les fonetions R, S et T sont identiques mais d6phasees de 1200 pour constituer un Systeme de fonctions pilotes triphasees qui peut etre g6n6ralis6 de maniere quelconque par une adaptation de la capacit6 de 1'anneau de comptage.

Les sorties 28, 29 et 30 seront utilisees dans 1e circuit de coordination associ6 au Systeme de commutation 6lectronique du moteur ä induction. C'est encore dans ce systeme de coordination que peut intervenir un con- densateur 31 en vue de diff6rer 16gerement 1'6tablisse- ment du premier 6chelon de tension positive de chaque alternance.

Le proced6 de commutation 61ectronique envisage implique deux alternances de fonction pilote pour une periode complete du courant d'entrainement. Ces deux alternances necessitent 12 impulsions actives ä 1'entree 8, soit 24 ä 1'entr6e 1, d'oü la condition de Synchronisa tion ä raison de 24 impulsions par tour pour un moteur bipolaire. Les impulsions supp16mentaires injectees par 2 engendrent donc bien une frequence de glissement au sens ordinaire du terme en Jargon de 1'6lectrotech- nique. Les impulsions de glissement doivent avoir une frequence de 24 Hz pour engendrer une fr6quence de glissement de 1 Hz.

La fig. 2 est relative ä un circuit de mise en forme et de r6gulation dont 1e fonctionnement se comprend de la maniere suivante Un capteur g6n6rateur de 24 impulsions par tour du moteur attaque 1e circuit en 31. Les impulsions capt6es sont mises en forme par une premiere bascule de Schmitt, constituee par les transistors 32 et 33.

Les impulsions mises en forme se divisent alors en 2 voies. L'une, par 1'interm6diaire du transistor 49 attaque en 1 1e circuit digital de la fig. 1, ä raison de 24 impulsions par tour du moteur bipolaire.

Lautre, par 1'interzn6diaire du transistor 34, engen- dre ä chaque impulsion la brusque decharge du con- densateur 35 qui est recharg6 lin6airement ä travers 1e transistor 36 par un courant ajustable en 37. Une secon- de bascule de Schmitt 38-39 reagira des que la charge de 35 atteint, un seuil de discrimination, la reaction ä imp6dance relativement 61ev6e de cette seconde bascule 6tant transmise ä une troisieme bascule de Schmitt 40-41 ä hasse impedance de r6ponse. Le transistor int6- grateur 42 est suivi de deux transistors abaisseurs d'im- pedance 44 et 45.

Lorsque la vitesse du moteur est inferieure ä celle pr6vue par 1e r6glage du potentiometre 37, 1'intervalle entre deux impulsions de Synchronisation est assez eleve pour permettre Je basculement p6riodique des discrimi- nateurs 38-39 partant, 40-41. Il s'ensuit un deblocage periodique de 42 et la charge du condensateur de filtrage 43, d'oü un signal 46 d'autant plus elev6 que la vitesse du moteur est plus faible par rapport au r6glage 37. Le signal 46 se divise en deux voies. L'une commande la fréquence du multivibrateur de glissement en 46 de la fig. 4 et de manière que la fréquence de glissement soit d'autant plus élevée que le signal 46 est plus important mais avec un maximum correspondant au couple moteur maximum. L'autre, après réduction d'impédance, donne en 19 le signal qui détermine l'amplitude des fonctions pilotes en 19 de la fi-. 1, ladite amplitude étant propor tionnelle à celle du signal 19.

Si la vitesse du moteur atteint ou dépasse celle qui est prévue en 37, les bascules 38-39 et 40-41 ne sont plus excitées, le transistor 42 reste bloqué, le signal 46 disparaît, la fréquence de glissement tombe à sa valeur minimum et l'amplitude des fonctions pilotes s'annule, d'où affaiblissement puis disparition du couple moteur.

Tout le processus de régulation se joue entre ces états extrêmes. L'action sur la fréquence de glissement s'est avérée fondamentale pour la stabilité de la régula tion alors que l'action sur l'amplitude est fondamentale pour l'efficacité de la régulation.

Le quadripôle de contre-réaction 48 contribue à la stabilisation de la vitesse en fonction de la charge de la manière suivante: si la charge augmente, le fléchisse ment de vitesse fait augmenter le signal 19 qui par le quadripôle 48, tend à augmenter la vitesse réglée en 37. Il est possible, par ce moyen, d'obtenir toutes les rela tions vitesse - charge pratiquement utilisée, jusqu'à l'augmentation de vitesse avec la charge.

En 50 se situe l'interrupteur d'arrêt par suppression de la tension 19 partant, des fonctions pilotes. En 51 est prévu un système de freinage du moteur, les ten sions pilotes étant remplacées par une tension fixe, appli quée par 51, et l'intermédiaire de diodes et de résistan ces, sur les voies R, S et T.

Le multivibrateur de glissement représenté à la fig. 4 n'appelle guère de commentaire. La fréquence, ajustable par le courant du transistor 52 est variable sur un large domaine, par exemple entre 8 et 120 Hz qui correspon dent respectivement à une fréquence de glissement de 1/3 à 5 Hz, le couple moteur étant négligeable pour la plus faible et maximum pour la plus forte. L'adaptation de la fréquence de glissement au régime du moteur est assurée par la voie 46 qui correspond au signal 46 de la fig. 2.

Les avantages de l'installation décrite tiennent, d'une part à sa généralité d'application à un nombre de phases quelconque, d'autre part à sa haute fiabilité, la tolérance sur les caractéristiques des éléments de circuit pouvant être élevée. Elle se prête enfin à une parfaite régulation de la vitesse et à sa variation, manuelle ou automatique, sur un large domaine (supérieure à 20/l).

Claims (8)

1. REVENDICATION Installation pour la constitution de tensions pilotes de commande de la commutation électronique d'un moteur électrique à induction polyphasé à partir d'une source de tension continue, le courant d'alimentation du bobi nage de chaque phase (R-S-T), étant soumis à la com mutation successive de canaux de commutation électro nique unidirectionnelle en nombre égal à celui des phases du moteur agencés de manière à engendrer dans ledit bobinage un courant alternatif quasi sinusdidal, ladite installation comprenant un générateur d'impulsions as servi au moteur, actionnant un circuit multistable agencé de manière à engendrer des successions de tensions digi tales périodiques, dites constitutives<B> ,</B> sous forme d'échelons, des moyens de juxtaposition desdits échelons délivrant pour chaque phase une tension constituée d'al ternances complètes unipolaires constituant lesdites ten sions pilotes, un circuit de commutation appliquant suc cessivement lesdites tensions pilotes à un organe de com mutation à seuil attribué à chaque canal de commuta tion et contrôlant la croissance du courant d'alimenta tion du moteur, des moyens pour introduire une fré quence de glissement agissant sur le nombre des impul sions actionnant le circuit multistable, la fréquence de glissement étant limitée à une valeur ne dépassant pas celle correspondant au couple maximum du moteur et un circuit de stabilisation automatique de la vitesse de rotation du moteur agissant sur l'un des paramètres sui vants: fréquence de glissement, nombre d'impulsions du générateur, ou amplitude des tensions pilotes, ladite in stallation étant caracétrisée par le fait que lesdits moyens de juxtaposition sont constitués par des éléments de com mutation (9 à 17) passant successivement et dans un ordre cyclique de l'état bloqué à l'état conducteur, puis inversement, chaque passage d'un état à l'autre déter minant sur la phase correspondante un échelon de ten sion pilote, lesdits éléments de commutation étant com mandés par un circuit multistable agencé en compteur d'impulsions (3-3', 4-4', 5-5', 6-6'). SOUS-REVENDICATIONS 1. Installation selon la revendication, caractérisée par le fait que ledit circuit multistable, agencé en compteur d'impulsions, consiste en étages bistables (4-4', 5-5', 6-6') couplés en anneau<B> ,</B> de manière à ce que les impul sions d'entrée dudit anneau provoquent le basculement successif de chaque étage, dans un ordre cyclique.
2. 2. Installation selon la revendication et la sous-reven- dication 1, caractérisée par le fait que lesdits étages bi- stables couplés en anneau sont en nombre multiple entier du nombre de phases.
3. 3. Installation selon la revendication et les sous-reven- dications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'état nomen- tané d'un seul des étages bistables couplés en anneau détermine l'état desdits éléments de commutation qui sont commandés par l'étage bistable considéré, chaque étage bistable assurant la commande d'au moins un des- dits éléments de commutation (9 à 17) alimentant les voies de composition digitale.
4. 4. Installation selon la revendication, caractérisée par le fait que l'amplitude des tensions engendrées est fonc tion d'une tension de commande unique, la relation étant. de préférence, une proportionnalité.
5. 5. Installation selon la revendication et la sous-reven- dication 4, dans laquelle ladite tension de commande unique s'annule dès que l'intervalle entre deux impul sions de synchronisation issues du moteur est égal ou inférieur à une durée assignée par un dispositif de régla ge de la vitesse dudit moteur, de manière à annuler par là le couple moteur lorsque la vitesse de celui-ci est supérieure à la valeur assignée, caractérisée par le fait que ladite durée assignée par le dispositif de réglage de la vitesse (fig. 2) est égale à la période métastable d'un circuit flip-flop (38-39) du type exempt de temps mort, le déclenchement de chaque période métastable étant assuré par les impulsions de synchronisation émises par la rotation du moteur.
6. 6. Installation selon la revendication, caractérisée par le fait que lesdits éléments de commutation (10, 14, 17) attribués à une même phase (R), deviennent conducteurs successivement, puis se bloquent successivement, au ry thme des impulsions d'entrée dudit circuit multistable.
7. 7. Installation selon la revendication et la sous-reven- dication 5, caractérisée par le fait que ledit circuit flip- flop du type exempt de temps mort, est relié à un cir cuit (48) agissant sur la période métastable du circuit flip-flop, en fonction de la charge du moteur.
8. 8. Installation selon la revendication et la sous-reven- dication 7, caractérisée par le fait que ledit circuit (48) agissant sur ladite période métastable est constitué par un quadripôle auquel est appliqué un signal proportion nel à l'amplitude des tensions pilotes.