CH689436A5 - Appareil inverseur triphasé à trois niveaux. - Google Patents

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CH689436A5
CH689436A5 CH01103/93A CH110393A CH689436A5 CH 689436 A5 CH689436 A5 CH 689436A5 CH 01103/93 A CH01103/93 A CH 01103/93A CH 110393 A CH110393 A CH 110393A CH 689436 A5 CH689436 A5 CH 689436A5
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CH01103/93A
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Takao Kawabata
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Mitsubishi Electric Corp
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Description


  
 



  La présente invention concerne un appareil inverseur triphasé utilisant des dispositifs de commutation tels que des transistors ou des thyristors GTO. Plus particulièrement, l'invention concerne des améliorations dans la méthode de contrôle de la modulation d'impulsions en largeur (PWM) de l'appareil triphasé à trois niveaux, également appelé appareil inverseur NPC (à point neutre verrouillé). 



  La fig. 1 montre en partie un inverseur à trois niveaux typique de l'art antérieur qui utilise des GTO's (thyristors blocables) comme dispositifs de commutation. Ce circuit a un premier, un second, un troisième et un quatrième dispositifs de commutation S1, S2, S3 et S4 connectés en série entre les électrodes positive et négative d'une alimentation en courant continu ayant une borne de sortie à point neutre. La jonction entre les premier et second dispositifs de commutation et la jonction entre le troisième et le quatrième dispositifs de commutation sont connectées chacune à la borne de sortie à point neutre par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage tel qu'une diode. La jonction entre le second et le troisième dispositifs constitue une borne de sortie d'inverseur. 



  Alors que l'inverseur à deux niveaux communément utilisé ne peut fournir que deux niveaux de tension de sortie (positif et négatif), le circuit esquissé ci-dessus peut fournir trois niveaux de tension de sortie: 
 
   (a) un potentiel positif de l'alimentation en courant continu lorsque S1 et S2 sont en service; 
   (b) un potentiel zéro de l'alimentation en courant continu lorsque S2 et S3 sont en service; ou 
   (c) un potentiel négatif de l'alimentation en courant continu lorsque S3 et S4 sont en service. 
 



  Il en résulte que l'inverseur triphasé tel que celui de la fig. 2 comprenant trois tels circuits monophasés produit moins d'harmoniques dans sa tension de sortie que l'inverseur à deux niveaux. 



  Plusieurs méthodes ont été proposées jusqu'ici pour commander l'inverseur triphasé à trois niveaux. Une de ces méthodes est décrite dans la demande de brevet japonais mise à la disposition du public N<o> HEI/2-261 063, "Appareil inverseur et système de commande pour moteur à courant alternatif". La fig. 1 de cette description illustre un processeur d'impulsions dans une PWM qui effectue une commutation aux points d'intersection entre l'onde porteuse et la valeur de commande de la tension de sortie de chacune des phases. La méthode décrite implique de fournir au processeur d'impulsions dans une PWM des signaux du processeur de commande de la tension de la phase zéro communs aux trois phases pour minimiser les fluctuations de tension au point neutre de l'alimentation en courant continu. 



  Le système de PWM proposé ci-dessus fixe les temps de commutation en faisant appel à la comparaison conventionnelle d'ondes hachées; il ne prend pas en compte les effets des délais dans la caractéristique de commutation des dispositifs de commutation incorporés, c'est-à-dire, les effets des contraintes de temps de mise en fonction minimum (Tonmin) et de temps de mise hors service minimum (Toffmin). Les effets sont négligeables avec des dispositifs de commutation aussi rapides que les transistors. Mais lorsqu'il s'agit de thyristors GTO à commutation lente qui ont une contrainte d'un temps de mise en service minimum (Tonmin) et d'un temps de mise hors service minimum (Toffmin) longs, allant de 50 à 100 microsecondes, le fait de fournir des commandes à tension de sortie sinusoïdale a pour seul effet de produire des ondes de sortie sévèrement déformées. 



  Les thyristors GTO incorporés sont alors endommagés s'ils sont utilisés en combinaison avec un circuit de PWM sans tenir compte des contraintes de Tonmin et de Toffmin. L'inconvénient est contourné en fournissant un circuit verrouillé en aval du circuit de PWM qui supprime les impulsions dont les largeurs sont inférieures au temps de mise en service ou de mise hors service (Tonmin ou Toffmin) minimums. Ceci empêche les dispositifs de commutation d'effectuer la commutation sur des intervalles indûment courts, si on ne prenait pas de telles mesures, le courant et la ten sion de sortie de l'inverseur n'obéiraient pas aux commandes d'un système de contrôle hôte. 



  Une solution à la difficulté ci-dessus est proposée dans un article publié récemment "A study on PWM Control Methods for Neutral Point Clamped Inverters" (Une étude des méthodes de commande de la PWM pour les inverseurs verrouillés à point neutre), soumis en 1991 par Miura et autres à la "1991 National Conference on Industrial Applications of the Institute of Electrical Engineers; N<o> 103, pp. 448-453. L'article décrit une méthode pour éviter les effets néfastes de la contrainte de temps de mise en service minimum (Tonmin) lorsque la commande de la tension de sortie de l'inverseur est proche de zéro. 



  La méthode proposée est une méthode de PWM basée sur la comparaison d'ondes hachées (appelée PWM unipolaire). Les fig. 2, 3 et 6 de l'article sont incluses à titre de référence dans cette description, respectivement en tant que fig. 3, 4 et 5. Comme représenté sur la fig. 3, cette méthode de PWM fait appel à l'utilisation des ondes hachées X pour la commande de la tension positive et des ondes hachées Y pour la commande de la tension négative. Les ondes hachées X ont une amplitude positive allant de 0 à +Emax et les ondes hachées Y ont une amplitude négative allant de 0 à -Emax. Lorsqu'un signal de contrôle eu est positif, les dispositifs S1 et S3 commutent aux points d'intersection entre le signal et les ondes hachées X; lorsque le signal de contrôle eu est négatif, les dispositifs S2 et S4 commutent aux points d'intersection entre le signal et les ondes hachées Y. 



  Lorsque la commande de tension est diminuée comme représenté sur la fig. 4, le fait d'émettre des commandes pour provoquer des impulsions plus courtes que le temps de mise en service minimum (Tonmin) aboutit encore à des impulsions de sortie de la durée du Tonmin. Cela signifie que les impulsions de sortie n'obéissent pas aux commandes de tension demandant des largeurs d'impulsion très courtes. Selon la méthode proposée, la difficulté ci-dessus est contournée comme suit: la valeur de commande eu de la phase U par exemple est d'abord scindée en deux, eu(+) représentant la partie positive du signal et eu(-) la partie négative du signal. Ainsi, la valeur de commande de la phase U est donnée par
 



  eu = eu(+) + (eu(-) 



  Les deux parties de signal sont modifiées chacune par une valeur constante   DELTA e qui est légèrement supérieure au temps de mise en service minimum (Tonmin). Cela signifie que la valeur de commande de la phase U est donnée par
 



  eu = (eu(+) +   DELTA e) + (eu(-) -  DELTA e) 



  Des dispositions sont prises afin que les dispositifs S1 et S3 commutent aux points d'intersection entre les ondes hachées positives et le signal eu(+)* = (eu(+) +   DELTA e). De manière similaire, les dispositifs S2 et S4 sont réalisés pour commuter aux points d'intersection entre les ondes hachées négatives et le signal eu(-)* = (eu(-) -  DELTA e). De cette manière, comme représenté sur la fig. 5, la sortie de l'inverseur Vu bascule dans les directions positive et négative toujours avec une largeur d'impulsion supérieure au temps de mise en service minimum (Tonmin). L'erreur liée au temps de mise en service minimum étant ainsi éliminée, la tension de la valeur de commande est obtenue comme une valeur moyenne. 



  Les méthodes citées ci-dessus concernent chacune le contrôle de la largeur des impulsions par l'utilisation des ondes hachées modulées. Des développements plus récents sont associés avec le concept dit des vecteurs de tension. Il fait intervenir la détermination de la largeur de l'impulsion en fonction de l'état de commutation de chacune des phases. Une telle méthode de contrôle de la PWM basée sur le concept du vecteur de tension est décrite dans "DSP Based Space Vector PWM for Three Level Inverter with DC-Link Voltage Balancing" (Vecteur spatial en PWM basé sur DSP pour un inverseur à trois niveaux avec un équilibrage de la tension en courant continu), Hyo L. Liu, Nam S. Choi et Gyu H. Cho, IECON '91, pp. 197-203. La fig. 7 de cette publication est incluse en tant que fig. 6 dans cette description, à titre de référence.

   Dans un circuit de commande de la tension au point neutre mentionné dans la publication, on examine le cas où le vecteur de commande du courant est un vecteur SV, comme il est appelé dans cette publication (le vecteur correspond à un vecteur de tension intermédiaire aP, aN, bP ou bN qui sera décrit en détail plus loin dans cette description). Dans ce cas, le temps du LSV (correspondant au vecteur aN ou bN) est agencé pour augmenter et le temps de l'USV (correspondant au vecteur aP ou bP) diminué lorsque la déviation de la tension du point neutre est positive. 



  Une méthode spéciale de la modulation de la synchronisation est prévue, où l'USV et le LSV sont utilisés à l'équilibre. De cette manière, se Ion les auteurs, le point neutre est équilibré et dans les régions triangulaires  DELTA 1,  DELTA 2,  DELTA 3 et  DELTA 4 de la fig. 6, les vecteurs de tension sont sortis dans l'ordre suivant ( DELTA 4 n'est pas en fait noté, parce qu'il est en symétrie avec  DELTA 3):
 



   DELTA 1 : ONO - POO - OOO
  DELTA 2 : ONO - PNO - POO
  DELTA 3 : ONO - PON (erreur de frappe : PNO est correct) - PNP 



  Cette méthode de modulation, comme illustré sur la fig. 6, est caractérisée par le fait qu'elle n'utilise pas le vecteur de tension intermédiaire, ni du côté positif ni du côté négatif, à des intervalles de 60 degrés. Des trois variations du vecteur zéro, on n'utilise que OOO; PPP et NNN ne sont pas utilisées. 



  Les appareils inverseurs triphasés à trois niveaux de l'art antérieur sont typiquement commandés comme esquissé ci-dessus. Dans l'agencement représentatif du contrôle de la PWM, où le temps de commutation est commandé par l'utilisation d'ondes hachées modifiées, la valeur de la commande de la tension des ondes sinusoïdales est d'abord comparée avec les ondes hachées modifiées. La sortie logique de la comparaison est utilisée pour commander le signal de commande des dispositifs de commutation de chacune des phases. Les contraintes qui interviennent dans cet agencement ne sont pas de nature à fournir des systèmes de contrôle optimums qui soient adaptés aux conditions du circuit spécifiques de l'inverseur à trois niveaux. 



  Dans la méthode de commande citée utilisant le concept du vecteur de tension, il existe une pluralité de vecteurs de tension qui sont différents sur le plan de l'état de commutation entre les phases, mais qui ont chacun la même quantité vectorielle. Parmi ces vecteurs de tension, un seul est sélectionné et chaque région triangulaire est spécifiée sur la base de ce seul vecteur. Il s'ensuit qu'un système de commande optimum ne peut pas être atteint pour chacune des différentes régions. En conséquence, il est difficile de réaliser des caractéristiques de commande globalement favorables. 



  Au vu de ce qui précède, un but de la présente invention est de fournir un appareil inverseur triphasé à trois niveaux, fonctionnant sous la commande d'un système basé sur le concept du vecteur de tension, l'appareil inverseur tirant profit des vecteurs de tension ayant chacun sensi blement la même quantité, pour obtenir un contrôle et des caractéristiques de performance optimums. 



  Un autre but de la présente invention est de fournir un appareil inverseur triphasé à trois niveaux comprenant des dispositifs de commutation qui fonctionnent d'une manière régulière et stable. 



  Un autre but de la présente invention est de fournir un appareil inverseur triphasé à trois niveaux capable de compenser l'arrivée et la sortie de courants vers et depuis le point neutre d'une alimentation en courant continu qui est scindée en deux par un agencement capacitif, la fluctuation du potentiel au point neutre divisé étant supprimée d'une manière appropriée. 



  Un autre but de la présente invention est de fournir un appareil inverseur triphasé à trois niveaux qui diminue sensiblement les types de vecteurs de tension, pour un contrôle simplifié. 



  Un autre but de la présente invention est de fournir un appareil inverseur triphasé à trois niveaux capable de maintenir les temps de mise en service et de mise hors service minimums des dispositifs de commutation au-dessus d'une certaine valeur prédéterminée, de sorte que des dispositifs de commutation tels que les GTO ayant des durées relativement longues de temps de mise en service et de mise hors service puissent être utilisés. 



  Selon un premier aspect de la présente invention et pour atteindre les objectifs susmentionnés, on fournit un appareil inverseur à trois niveaux comprenant un inverseur triphasé pour chacune des phases U, V et W, chaque inverseur à trois niveaux comprenant: une alimentation en courant continu ayant une borne de sortie à point neutre et comprenant un premier, un second, un troisième et un quatrième dispositifs de commutation connectés en série entre les électrodes positive et négative de l'alimentation en courant continu; la jonction entre le premier et le second dispositifs de commutation et la jonction entre le troisième et le quatrième dispositifs de commutation étant chacune connectée à la borne de sortie à point neutre par l'intermédiaire d'un dispositif de verrouillage;

   la jonction entre le second et le troisième dispositifs de commutation constituant une borne de sortie de l'inverseur; où P représente l'état dans lequel le premier et le second dispositifs de commutation sont en service, 0 indique l'état dans lequel le second et le troisième disposi tifs de commutation sont en service, et N indique l'état dans lequel le troisième et le quatrième dispositifs de commutation sont en service; les états de commutation de chaque phase déterminant les vecteurs de tension dont trois sommets contigus constituent une région; l'inverseur triphasé à trois niveaux comprenant en outre:

   un moyen de sélection des vecteurs de tension pour sélectionner au préalable au moins trois vecteurs de tension constituant chaque sommet de région, pour déterminer au préalable l'ordre dans lequel doivent être sortis les vecteurs de tension à l'intérieur d'une période de l'onde porteuse et pour enregistrer les vecteurs de tension et l'ordre de sortie des vecteurs de tension; un moyen pour générer la commande de tension pour fournir une commande de tension dans un format vectoriel; un moyen pour déterminer la région recevant la commande de tension, afin de déterminer la région dans laquelle la commande de tension est positionnée par période de l'onde porteuse;

   un moyen pour déterminer le temps d'opération pour déterminer l'affectation des temps d'opération à l'intérieur de la période de l'onde porteuse de chaque vecteur de tension sélectionné pour la région déterminée par le moyen pour déterminer la région, de manière à ce que la tension de sortie de l'inverseur coïncide avec la commande de tension; et un moyen pour générer un signal de commutation pour fournir un signal de sortie pour commander les dispositifs de commutation de chaque phase sur la base du temps d'opération de chaque vecteur de tension. 



  Selon un second aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux où les vecteurs de tension contigus dans l'ordre de sortie des vecteurs de tension enregistrés dans le moyen pour sélectionner les vecteurs de tension sont prévus pour être commutés d'un vecteur à un autre à l'intérieur du temps de commutation pour une phase quelconque, la commutation étant réalisée dans une quelconque des deux transitions, une de P vers O et l'autre de O vers N. 



  Selon un troisième aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux où les vecteurs de tension contigus sont divisés en un groupe de vecteurs positifs et un groupe de vecteurs négatifs, le groupe de vecteurs positifs ayant deux états de commutation P et O, le groupe de vecteurs négatifs ayant deux états de commutation N et O, l'ordre de sortie des vecteurs de tension enregistrés dans le moyen pour sélectionner les vecteurs de tension étant  composé d'une manière mixte de vecteurs des deux groupes pour une sortie en succession dans une période prédéterminée de l'onde porteuse, ce qui provoque la suppression de la fluctuation du potentiel au point neutre de l'alimentation en courant continu. 



  Selon un quatrième aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux, où les vecteurs de tension dans le groupe des vecteurs positifs et négatifs sont contrôlés du point de vue de l'affectation du temps d'opération de manière à supprimer la fluctuation du potentiel au point neutre de l'alimentation en courant continu. 



  Selon un cinquième aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux, où le moyen de sélection des vecteurs de tension classe dans un groupe les vecteurs de tension égaux en grandeur vectorielle et en tension de phase zéro, de sorte que les vecteurs de tension de chaque groupe sont traités d'une manière uniforme du point du vue du contrôle. 



  Selon un sixième aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux où une région donnée des vecteurs de tension enregistrés dans le moyen pour sélectionner les vecteurs de tension est divisée en une pluralité de sous-régions, chacune des sous-régions étant affectée à une combinaison différente de vecteurs de tension qui seront sortis en succession à l'intérieur d'une période de l'onde porteuse, ce qui permet de maintenir les temps minimums de mise en service et de mise hors service des dispositifs de commutation au-dessus d'une valeur prédéterminée. 



  Selon un septième aspect de la présente invention, on fournit de préférence un appareil inverseur triphasé à trois niveaux dans lequel les vecteurs de tension contigus dans l'ordre de sortie des vecteurs de tension enregistrés dans le moyen pour sélectionner les vecteurs de tension sont tels qu'entre deux régions contiguës, un vecteur de tension est remplacé par un autre par une opération de commutation d'une quelconque des phases, la commutation étant réalisée dans une quelconque des deux transitions, une de P à O et l'autre de O à N. 



  Comme mentionné ci-dessus, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le premier aspect de l'invention, une fois que la région sur laquelle la commande de tension est positionnée est déterminée, le vecteur  de tension sélectionné au préalable par le moyen pour sélectionner les vecteurs de tension pour cette région, est lu. Cela signifie que les états de commutation des phases et l'ordre dans lequel il y a lieu de sortir les vecteurs de tension sont lus. Lorsque le temps d'opération affecté à chaque vecteur de tension est déterminé par le moyen pour déterminer le temps d'opération, le temps d'opération est converti par le moyen pour générer les signaux de commutation en un signal de commande pour la sortie vers les dispositifs de commutation de chaque phase. 



  En outre, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le second aspect de l'invention, les vecteurs de tension et l'ordre dans lequel ils sortent sont sélectionnés de manière à ce que la transition d'un vecteur de tension à un autre soit réalisée uniquement par une commutation monophasée. Comme la commutation entre P et N est évitée, toute fluctuation provoquée par une montée brusque de la tension du courant continu est supprimée. 



  En outre, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le troisième aspect de l'invention, les vecteurs de tension sélectionnés sont composés d'une manière mixte de vecteurs positifs et négatifs. Ainsi, lorsque le point neutre de l'alimentation en courant continu est divisé à titre d'illustration en utilisant un agencement capacitif, l'entrée et la sortie des courants vers et hors du point neutre sont compensées et la fluctuation du potentiel au point neutre est en conséquence supprimée. 



  En outre, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le quatrième aspect de l'invention, les vecteurs de tension positifs et négatifs sont contrôlés au point de vue de l'allocation du temps d'opération de manière à minimiser la fluctuation du potentiel au point neutre de l'alimentation en courant continu. 



  En outre, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le cinquième aspect de l'invention, les vecteurs de tension égaux en grandeur vectorielle et en tension de phase zéro (par exemple les vecteurs POO, OPO, OOP) sont classés comme un groupe (par exemple, le vecteur de tension aP). Ceci diminue d'une manière substantielle le nombre de types de vecteurs de tension, pour un contrôle simplifié. 



  Par ailleurs, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le sixième aspect de l'invention, une région donnée des vecteurs de tension est divisée en une pluralité de sous-régions, chacune des sous-ré gions étant affectée à une combinaison différente de vecteurs de tension qui seront sortis en succession pendant une période de l'onde porteuse. Ceci maintient les temps de mise en service et de mise hors service des dispositifs de commutation minimums au-dessus d'une valeur prédéterminée. 



  En outre, avec l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux selon le septième aspect de l'invention, les conditions pour une transition des vecteurs de tension sont satisfaites non seulement pour la transition à l'intérieur de la même région, mais encore entre les régions contiguës. Ceci assure des caractéristiques régulières et stables pour l'appareil inverseur dans son ensemble. 



  Les objets ci-dessus ainsi que d'autres et les particularités de l'invention apparaîtront plus pleinement avec la description détaillée qui suit, lorsque celle-ci est lue en se reportant aux dessins en annexe. Il est bien entendu toutefois que les dessins ne sont donnés qu'à titre d'illustration et qu'ils ne sont pas destinés à définir les limites de l'invention. 
 
   La fig. 1 est un schéma de câblage montrant une portion monophasée d'un inverseur triphasé à trois niveaux typique de l'art antérieur; 
   la fig. 2 est un schéma de câblage montrant une portion triphasée d'un inverseur triphasé à trois niveaux typique de l'art antérieur; 
   la fig. 3 est une vue utilisée pour décrire le principe de fonctionnement d'un inverseur à trois niveaux de l'art antérieur opérant selon la méthode de la PWM en utilisant la comparaison d'ondes hachées;

   
   la fig. 4 est une autre vue utilisée pour décrire le principe de fonctionnement de l'inverseur à trois niveaux de l'art antérieur opérant selon la méthode de la PWM en utilisant la comparaison d'ondes hachées; 
   la fig. 5 est une autre vue utilisée pour décrire le principe de fonctionnement de l'inverseur à trois niveaux de l'art antérieur opérant selon la méthode de la PWM en utilisant la comparaison d'ondes hachées; 
   la fig. 6 est une vue montrant des vecteurs de tension typiques destinés à être utilisés avec l'inverseur à trois niveaux de l'art antérieur opérant sur la méthode des vecteurs de tension; 
   la fig. 7 est un circuit de câblage d'un appareil inverseur triphasé à trois niveaux mettant en Öuvre la présente invention; 
   la fig. 8 est un schéma fonctionnel des étapes mises en Öuvre par le microprocesseur dans l'appareil de la fig. 7;

   
   la fig. 9 est un jeu de vues représentant différents vecteurs de tension, segments et régions applicables à un inverseur triphasé à trois états, les vues étant utilisées pour décrire le principe d'opération de l'invention; 
   la fig. 10 est une vue montrant les états de commutation indiqués par les symboles P, O et N, en relation avec l'invention; 
   la fig. 11 est une vue esquissant les états de commutation d'un inverseur triphasé à trois niveaux qui sont désignés par les symboles P, O et N; 
   la fig. 12 est une vue montrant sous une forme tabulaire les changements dans la tension au point neutre pour chaque vecteur de tension en connexion avec l'invention; 
   la fig. 13 est une vue montrant sous une forme tabulaire les états de commutation spécifiques associés avec des noms de vecteurs et de segments, en connexion avec l'invention;

   
   la fig. 14 est une vue utilisée pour décrire le concept de la contiguïté des vecteurs de tension; 
   la fig. 15 est une vue montrant comment les commandes de tension sont émises à intervalles dans un temps d'échantillonnage; 
   la fig. 16 est une vue illustrant en coordonnées polaires les démarcations d'une région et de sous-régions de celle-ci auxquelles différentes méthodes de modulation sont appliquées dans un segment allant de 0 à 60 degrés; 
   la fig. 17 est une vue donnant sous une forme tabulaire les vecteurs de tension typiques et leurs temps de génération, pour une utilisation dans différentes régions, en connexion avec l'invention; 
   la fig. 18 est un jeu de vues représentant des formes d'ondes de tension typiques des phases respectives dans les méthodes de modulation (8) à (11) pour une région A1, en connexion avec l'invention;

   
   la fig. 19 est un jeu de vues montrant des formes d'ondes de tension typiques des phases respectives dans les méthodes de modulation (12) à (15) pour la région A1, en connexion avec l'invention; 
   la fig. 20 est un jeu de vues illustrant des formes d'ondes typiques des phases respectives dans les méthodes de modulation (16) à (20) pour les régions A2 à A4, en connexion avec l'invention; 
   la fig. 21 est un jeu de vues montrant en hachuré les portions de cha que région nécessitant une commutation de courte durée dans les méthodes de modulation (8) à (20), en connexion avec l'invention; 
   la fig. 22 est une vue montrant comment différentes méthodes de modulation sont utilisées pour chaque région et chaque sous-région, sur un segment A, en connexion avec l'invention;

   
   la fig. 23 est une vue illustrant les formes d'ondes opérationnelles du côté du circuit mettant en Öuvre la méthode de modulation (15), en connexion avec l'invention; 
   la fig. 24 est une vue représentant les formes d'ondes opérationnelles du côté du circuit mettant en Öuvre la méthode de modulation (8), en connexion avec l'invention; 
   la fig. 25 est une vue illustrant un circuit typique pour déterminer la polarité du courant de sortie, en connexion avec l'invention; et 
   la fig. 26 est une vue utilisée pour décrire les opérations particulières des présentes formes d'exécution de l'invention. 
 



  Les formes d'exécution préférées de l'invention sont décrites maintenant en détail en se reportant aux dessins annexés. Les descriptions des parties composantes communes sont omises ici pour éviter des répétitions non nécessaires. 



  La fig. 7 est un circuit de câblage d'un appareil inverseur triphasé à trois niveaux mettant en Öuvre la présente invention, en utilisant un microprocesseur. La fig. 8 est un schéma fonctionnel des étapes effectuées essentiellement par le microprocesseur de cette forme d'exécution. Avant de décrire la forme d'exécution de l'invention d'une manière précise dans sa constitution et dans son principe de fonctionnement, une description préparatoire du fonctionnement d'un inverseur à trois niveaux est nécessaire. 



  Comme représenté sur la fig. 9(a), l'inverseur à trois niveaux a des vecteurs zéro à l'origine et il a 12 vecteurs constituant un hexagone large, avec six vecteurs intermédiaires disposés aux sommets d'un petit hexagone. Sur la fig. 9(a), un cercle simple représente un vecteur de tension simple, un cercle double indique un vecteur de tension double (de deux vecteurs de tension) et un cercle triple représente un vecteur de tension triple (de trois vecteurs de tension). Ainsi, l'origine a trois vecteurs de tension zéro. Les douze cercles simples autour de l'hexagone large indiquent 12 vecteurs de tension simples et les six cercles doubles  autour du petit hexagone indiquent six vecteurs de tension doubles. Ceci correspond à 27 vecteurs de tension (= 3 + 12 + 2 x 6). 



  Le vecteur de tension double ou triple indique la présence de deux ou de trois vecteurs de tension qui produisent la même tension entre les lignes de sortie et qui ont des tensions de phase zéro différentes. 



  Dans l'exemple de la fig. 9(a), les segments espacés de 60 degrés sont dénommés A, B, C, D, E et F et les petits triangles à l'intérieur de chaque segment sont considérés comme des régions appelées 1, 2, 3 et 4. Par exemple, une région donnée peut être appelée A1, A2, A3 ou A4. 

 

  Pour des raisons de commodité, les états de commutation de l'inverseur à trois niveaux sont indiqués par les symboles P, O et N et ils sont représentés graphiquement comme illustré sur la fig. 10. Avec cette convention, les états de commutation de l'inverseur à trois niveaux sont représentés d'une manière illustrative par PPP, PON et PNN pour les phases respectives U, V et W comme on peut le voir sur la fig. 11. De même, les trois vecteurs zéro sont représentés par PPP, OOO et NNN, comme on peut le voir sur la fig. 9(a). 



  Les vecteurs de tension simples sont représentés en commençant à zéro degré et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par PNN, PON, PPN, OPN, NPN, NPO, NPP, NOP, NNP, ONP, PNP et PNO. Des vecteurs de tension doubles sont représentés par POO et ONN, PPO et OON, OPO et NON, OPP et NOO, OOP et NNO et POP et ONO. Ces vecteurs de tension doubles ont la même tension de ligne mais diffèrent en polarité; certains utilisent le côté positif d'une alimentation en courant continu (vecteurs positifs) et d'autres utilisent le côté négatif de celle-ci (vecteurs négatifs). Ceci signifie que les vecteurs doubles de tension diffèrent dans la tension de phase zéro. 



  Lorsqu'un inverseur à trois niveaux a un point neutre divisé par l'utilisation d'un agencement capacitif dans le cadre d'une alimentation en courant positive - négative, comme représenté sur la fig. 2, la tension au point neutre varie en fonction de l'arrivée et de la sortie des courants au point neutre. De ce fait, il est important de maintenir la tension au point neutre à l'équilibre. A cet égard, il est nécessaire d'étudier la relation entre différents vecteurs de tension et l'alimentation en courant continu, et en particulier la nature des courants au point neutre. Pour des raisons de simplicité, on admet que la charge utilisée ici est  une charge résistive équilibrée triphasée, dans un agencement où une petite réactance L est connectée en série à une résistance de charge R pour empêcher les courants pulsés. 



  Les trois vecteurs de zéro PPP, OOO et NNN n'entrent pas en ligne de compte ici, parce que la charge n'est pas connectée à l'alimentation en courant continu. Parmi les 12 vecteurs de tension simples, les vecteurs PNN, PPN, NPN, NPP, NNP et PNP (ceux ne contenant pas O) ont leurs commutateurs correspondants non connectés au point neutre. Comme ces vecteurs connectent les bornes positive et négative de l'alimentation en courant de la charge, aucun courant ne circule vers le point neutre. Ces six vecteurs de tension sont les plus grands parmi les vecteurs entrant en jeu; on les appelle ici vecteurs LL. 



  Six vecteurs PON, OPN, NPO, NOP, ONP et PNO sont les vecteurs de tension venant en second du point de vue taille. On les appelle les vecteurs L. Les vecteurs L connectent les bornes positive et négative, ainsi que le point neutre à la charge. Ainsi, le courant circule vers le point neutre. Le fait que le courant circule vers ou hors du point neutre est déterminé par le facteur de puissance de la charge et par la phase de fonctionnement de l'inverseur. 



  Parmi les vecteurs de tension doubles, ceux constitués de P et de O (POO, PPO, OPO, OPP, OOP et POP) connectent la borne positive et le point neutre à la charge. Ainsi, avec la charge résistive, les courants vont vers le point neutre. Ces vecteurs de tension intermédiaires sont de grandeur moyenne et utilisent le côté positif de l'alimentation en courant continu. Ces vecteurs de tension intermédiaires sont appelés vecteurs MP. 



  Les vecteurs de tension constitués de N et O (ONN, OON, NON, NOO, NNO et ONO) connectent la borne négative et le point neutre à la charge. Ainsi, avec la charge résistive, les courants circulent depuis le point neutre. Ces vecteurs de tension intermédiaires ont une grandeur moyenne et utilisent le côté négatif de l'alimentation en courant continu. Ces vecteurs de tension intermédiaires sont appelés vecteurs MN. 



  La description ci-dessus est résumée sous forme tabulaire sur la fig. 12, qui donne les changements de la tension au point neutre pour chacun des vecteurs de tension intervenant lorsque l'inverseur à trois niveaux avec son point neutre divisé par un agencement capacitif opère sous une charge résistive. 



  Sur la fig. 12, les vecteurs de tension sont classés en différentes classes appelées a, aP, aN, b, bP, bN, c, etc. A titre d'illustration, les vecteurs POO, OPO et OOP tombent dans la classe des vecteurs aP. Ces trois vecteurs ont la même tension de phase zéro et ils sont déphasés de 120 degrés. Dans ce sens, les trois peuvent être considérés comme étant le même vecteur exprimé par le vecteur aP. Le dessin de la fig. 9(a) refait en utilisant ces classes de vecteurs représentatifs devient celui de la       fig. 9(b). Comme on peut le voir sur la fig. 9(b), le même phénomène se produit à des intervalles de 120 degrés et une symétrie est ainsi observée tous les 60 degrés.

   Il s'ensuit que la méthode de modulation illustrée pour un segment de 0 à 60 degrés, c'est-à-dire la combinaison des vecteurs de tension et l'ordre dans lequel ils sont sortis pour ce segment, peuvent être appliqués a d'autres segments une fois que la méthode est clarifiée. Lorsque la méthode de modulation est déterminée en utilisant les noms des vecteurs appropriés, des opérations de commutation spécifiques sont mises en Öuvre pour le segment en question. 



  Sur la base de la discussion ci-dessus, l'invention introduit le concept de vecteurs de tension contigus. Pour une phase quelconque considérée, la transition entre P et O ou entre O et N est réalisée par une opération de commutation simple, mais pas entre P et N. Pour les trois phases, considérons l'état de commutation par exemple PON = c. Dans ce cas, la transition se produit de P a O pour la phase U, de O à P ou N pour la phase V et de N à O pour la phase W. On admet en principe que la commutation ne se produit pas simultanément pour deux phases quelconques. Ceci étant admis, il n'y a que quatre vecteurs de tension (PPN = b, OON = bN, POO = aP, PNN = a) pour lesquels la transition par une opération de commutation simple du vecteur de tension PON = c est disponible. Ces quatre vecteurs sont appelés vecteurs de tension contigus de PON.

   Bien que la commutation simultanée pour deux phases soit possible en tant qu'opération du circuit principal, elle n'a pas la préférence parce qu'elle peut favoriser des changements dans la tension du courant continu induits par des surtensions provisoires. 



  Les vecteurs de tension contigus sont obtenus de manière similaire pour les vecteurs autres que c. La fig. 14 montre 10 vecteurs de tension agencés dans une relation de contiguïté à l'intérieur du segment de 0 à 60 degrés donné sur la fig. 9(a). Sur la fig. 14, les vecteurs de tension  couplés par une f lèche à deux pointes constituent une relation qui permet une transition en douceur dans une opération de commutation simple. 



  On a décrit jusqu'ici comment fonctionne l'inverseur à trois niveaux. Ci-après, on donne une description de la méthode de la PWM selon l'invention pour contrôler l'échantillonnage par le microprocesseur. Un circuit 2 générant une commande de tension (fig. 7) contrôlé par le microprocesseur selon l'invention, produit une commande à l'inverseur, afin que celui-ci génère des tensions telles qu'un segment de 0 à 60 degrés par exemple soit fourni (comme représenté sur la fig. 15). A titre illustratif, cette commande est émise 50 fois à des intervalles de 1 ms sur un temps d'échantillonnage TS de 50 ms de durée lorsque la fréquence de sortie est de 20 cycles. Sous un contrôle analogue, les commandes de la tension générée tracent un lieu géométrique circulaire continu; sous le contrôle du microprocesseur, ces commandes apparaissent de manière intermittente.

   Dans le cas d'inverseurs à fréquence variable, l'incrément de l'angle électrique auquel une commande est émise devient plus grand à mesure que la fréquence de sortie augmente. Le lieu géométrique des commandes ainsi émises devient une spirale. L'agencement pour la PWM de l'inverseur, qui est également un phénomène discontinu, est étroitement lié à de telles commandes discrètes. La relation est particulièrement favorable lorsque le temps d'échantillonnage TS est le même que la période de l'onde porteuse T dans la PWM ou au moins est synchronisé avec un multiple de cette dernière. Les opérations ci-dessus effectuées par le microprocesseur correspondent à l'étape 1 de la fig. 8. 



  Lorsque des commandes de tension discrètes sont émises comme décrit ci-dessus, la forme d'exécution de l'invention génère des vecteurs de tension désignés non pas par la comparaison conventionnelle d'ondes hachées mais par une décision logique et un calcul du microprocesseur pour acquérir la moyenne du temps durant les périodes de l'onde porteuse T. La méthode est appelée ci-après "PWM à contrôle de la valeur moyenne des vecteurs de tension". 



  Par exemple, pour une commande donnée VN de la fig. 15, la modulation a lieu en utilisant les trois vecteurs aux sommets d'un triangle A3 entourant VN, les vecteurs étant aP (ou aN), bP (ou bN) et c qui sont les plus proches de VN. Plus précisément, les vecteurs aP (ou aN) sont générés pour un temps T1, bP (ou bN) pour un temps T2 et c pour un temps T3, où T1 + T2  + T3 = T. VN est alors généré comme le temps moyen des trois vecteurs. 



  Pour un vecteur de tension double, par exemple les vecteurs aP et aN, le vecteur aP est généré pendant un temps TaP et le vecteur aN pendant un temps TaN, où TaP + TaN = T1. Un trait caractéristique proposé par l'invention fait que la tension au point neutre est équilibrée en contrôlant d'une manière appropriée l'affectation du temps entre les deux vecteurs. 



  Il en est de même lorsque la commande de tension est positionnée dans un autre triangle quelconque A1, A2, ou A4. Selon l'invention, lorsqu'une commande de tension est émise, une décision intervient quant au triangle (appelé région ci-après) auquel appartient la commande. Ceci rend nécessaire d'exprimer la commande sous la forme VN, = ( theta , k) en coordonnées polaires, où k (facteur de modulation) = 2<SEP>VN<SEP>[ 2ROOT 3Ed] et /3 >/=  theta  >/= 0. Comme cela a été discuté en relation avec la fig. 9, la même modulation s'applique tous les 60 degrés. Ainsi, une décision est prise concernant le segment (A, B, C, D, E, F de la fig. 9(a)) dans lequel doit entrer la commande de tension, en commençant à partir de M =     ( theta /partie entière de 60 DEG ). La fig. 16 illustre en coordonnées polaires ce qui est représenté sur la fig. 15.

   Par la comparaison des données ainsi indiquées, il est possible de déterminer à quelle région appartient la commande de tension. Ces opérations correspondent aux étapes 2 et 3 de la fig. 8. Le microprocesseur 1 envoie un signal de segment et un signal de région respectivement dans les étapes 2 et 3, à un circuit pour sélectionner les vecteurs de tension 8, qui est décrit plus loin. 



  Dans l'étape 4 de la fig. 8, l'affectation du temps entre les régions A1, A2, A3 et A4 est déterminée lorsque la commande est donnée en coordonnées polaires ( theta , k). La fig. 17 donne sous forme tabulaire des temps de génération typiques calculés pour les différents vecteurs utilisés et affectés à ceux-ci. 



  On décrit ci-après comment les temps de génération représentés sur la fig. 17 sont obtenus pour les vecteurs de tension des régions respectives. Lorsqu'on se reporte à la fig. 9(a), on y voit 27 vecteurs de tension exprimés sous la forme de nombres complexes et représentés par  alpha . On a,
 



   alpha  = exp (j2/3) = -1/2 + j  2ROOT 3/2
 1 +  alpha  +  alpha <2> = 0 



  Les états de commutation tels que PPN pour les phases U, V et W sont représentés chacun d'une manière générale par une fonction de commutation  S (SU, SV et SW pour respectivement les phases U, V et W). Les états de commutation pour l'ensemble de ces trois phases sont représentés par SUSVSW. 



  On admet que le point neutre de l'alimentation en courant continu de la fig. 2 est au potentiel zéro et que Ed = 1 et EP = EN = 1/2. Sur la base de cette hypothèse, on a
 



  S = 1/2 pour l'état de commutation P;
 S = 0 pour l'état de commutation O; et
 S = -1/2 pour l'état de commutation N. 



  Comme la phase U est dans la direction véritable de l'axe, la phase V est dans la direction a. et la phase W est dans la direction  alpha <2>, le vecteur de tension est exprimé avec des nombres complexes, tels que SU + SV alpha  + SW alpha <2>. 



  Sur la base des considérations ci-dessus, les vecteurs de tension pour la section A sont exprimés par des nombres complexes comme suit: 
 
   (a) Les trois vecteurs zéro OP = PPP, OO = OOO et ON, = NNN sont tous nuls lorsqu'ils sont exprimés en nombres complexes. Le vecteur est donné par V0. 
   (b) Les vecteurs de tension aP = POO et aN = ONN sont égaux chacun à 1/2 lorsqu'ils sont exprimés par des nombres complexes. Le vecteur est donné par V1. 
   (c) Les vecteurs de tension bP, = PPO et bN = OON sont égaux chacun à 1/4 + j  2ROOT 3/4 lorsqu'ils sont exprimés par des nombres complexes. Le vecteur est donné comme V2. 
   (d) Le vecteur de tension a = PNN est égal à 1 lorsqu'il est exprimé en nombres complexes. Le vecteur est donné comme V3. 
   (e) Le vecteur de tension c = PON est égal à 3/4 + j  2ROOT 3/4 lorsqu'il est exprimé par des nombres complexes.

   Le vecteur est donné comme V4. 
   (f) Le vecteur de tension b = PPN est égal à 1/4 + j  2ROOT 3/4 lorsqu'il est exprimé en nombres complexes, Le vecteur est donné comme V5. 
 



  Considérons le cas où la commande de tension est positionnée dans la région A1. Lorsque le vecteur de commande de la tension a une amplitude V et un angle  theta , le produit tension - temps de ce vecteur de commande de la tension pour la période de l'onde porteuse T est donné par
 



  VT exp (j theta ) = VT cos  theta  + jVT sin  theta 



  Pendant ce temps, lorsque les trois vecteurs V0, V1 et V2 de la région  A1 sont générés respectivement pendant T1, T2 et T3, le produit tension - temps est donné par
 



  V0T1 + V1T2 + V2T3 



  Pour faire en sorte que les deux produits tension - temps soient égaux, T1, T2 et T3 ont seulement besoin d'être déterminés de manière à ce que les équations suivantes soient satisfaites:
 



  V0T1 + V1T2 + V2T3 = VT cos  theta jVT sin  theta 
 T1 + T2 + T3 = T 



  Puisque
 



  V0 = 0
 V1 = 1/2; et
 V2 = 1/4 + j  2ROOT 3/4 
 



  ces valeurs sont incorporées dans les équations précédentes et les résultats sont donnés pour la partie réelle du nombre et pour la partie imaginaire du nombre. Ceci fournit les équations suivantes:
 



  (1/2)T2 + (1/4)T3 = VT cos  theta 
 ( 2ROOT 3/4) T3 = VT sin  theta 



  Résoudre les équations ci-dessus fournit les expressions applicables à la région A1 de la fig. 17:
 



  T1 = T(1-2k sin ( theta  + /3))
 T2 = 2kT sin(/3 -  theta )
 T3 = 2kT sin  theta 



  Comme il est stipulé que Ed = 1, le facteur de modulation est donné par k = 2V/ 2ROOT 3. 



  De manière similaire, lorsque le facteur de commande de la tension existe dans les régions 2 à 4, les expressions suivantes s'appliquent à chaque région, sur la base des vecteurs de tension correspondant aux sommets des régions respectives:
 



  Région 2: V1T1 + V3T2 + V4T3 = VT cos  theta  + jVT sin  theta 
 Région 3: V1T1 + V4T2 + V2T3 = VT cos  theta  + jVT sin  theta 
 Région 4: V2T1 + V4T2 + V5T3 = VT cos  theta  + jVT sin  theta 



  La résolution de ces expressions fournit les temps de génération des vecteurs pour les régions respectives, comme représenté sur la fig. 17. 



  Une alternative pour le calcul dans l'étape 4 (fig. 8) des temps de génération individuels selon les formules de la fig. 17 consiste à enregistrer les temps sous une forme tabulaire dans une ROM, dont on peut lire  et déterminer les temps nécessaires. 



  Comme représenté sur la fig. 17, lorsque la commande est dans la région A1, il a y sept vecteurs utilisables OP, OO, ON, aP, aN, bP et bN. Toutefois, conformément au principe susmentionné de la "PWM à contrôle de la valeur moyenne des vecteurs de tension", la PWM est mise à disposition lorsqu'il y a trois vecteurs: un sélectionné parmi OP, OO et ON; un autre parmi aP et aN; et un autre parmi bP et bN. Il faut déterminer ici quels vecteurs doivent être sélectionnés et dans quel ordre les vecteurs sélectionnés doivent être sortis. L'invention permet de sélectionner n'importe quels vecteurs de tension et de déterminer n'importe quel ordre de sortie des vecteurs (c'est-à-dire que l'on établit une méthode de modulation) pour chaque région, de manière à ce que les caractéristiques de contrôle souhaitées soient acquises dans un agencement de contrôle souhaité.

   Ceci est l'avantage le plus grand de cette invention. Ci-après, on décrit en détail comment de telles méthodes de modulation sont établies avec la forme d'exécution. 



  Ce qui est utile ici, c'est la relation contiguë discutée ci-dessus. Les sept vecteurs doivent être utilisés dans l'ordre qui obéit à la relation contiguë représentée sur la fig. 14. L'ordre est:
 



  OP<-->bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN<-->ON 



  Selon le principe de la PWM à contrôle de la valeur moyenne des vecteurs de tension, la PWM est disponible là où il y a trois vecteurs correspondant aux sommets d'un triangle. Ainsi, parmi les sept vecteurs ci-dessus, trois sont combinés d'une manière aléatoire pour la PWM, en constituant les cinq combinaisons suivantes:
 



  (1) OP<-->bP<-->aP
 (2) bP<-->aP<-->OO
 (3) aP<-->OO<-->bN
 (4) OO<-->bN<-->aN
 (5) bN<-->aN<-->ON 



  Il est à noter que la PWM à contrôle de la valeur moyenne des vecteurs de tension est à disposition là, où quatre, cinq, six ou sept vecteurs sont utilisés. Dans de tels cas, les agencements de vecteurs possibles sont:
 



  (6) OP<-->bP<-->aP<-->OO
 (7) OO<-->bN<-->aN<-->ON 
 (8) bP<-->aP<-->OO<-->bN
 (9) aP<-->OO<-->bN<-->aN
 (10) bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN
 (11) OP<-->bP<-->aP<-->OO<-->bN
 (12) aP<-->OO<-->bN<-->aN<-->ON
 (13) OP<-->bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN
 (14) bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN<-->ON
 (15) OP<-->bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN<-->ON 



  Les vecteurs sont sortis de préférence dans les ordres ci-dessus et dans l'ordre inverse pour la sortie alternative des vecteurs. 



  Pour déterminer laquelle des 15 méthodes de PWM énumérées ci-dessus est la meilleure, le facteur critique à considérer est l'équilibre de la tension au point neutre dans l'alimentation en courant continu, comme décrit ci-dessus. 



  Comme représenté sur la fig. 12, la tension au point neutre est augmentée avec les vecteurs aP et bP et abaissée avec les vecteurs aN et bN. Ceci signifie que les méthodes de modulation (1), (2) et (6) ci-dessus font augmenter la tension du point neutre, alors que les méthodes de modulation (4), (5) et (7) diminuent la tension. 



  Avec la PWM selon la méthode (3) utilisant les vecteurs aP et bN, la tension au point neutre augmente lorsque l'angle  theta est proche de O, parce que le vecteur aP est utilisé fréquemment, et la tension diminue lorsque l'angle  theta  est proche de 60 degrés, parce que le vecteur bN est alors utilisé fréquemment. Cette méthode ne convient pas à des opérations basse fréquence, parce que la tension au point neutre subit des pulsations importantes à cause des changements de phase lents. 



  Pour les raisons ci-dessus, les méthodes (1) à (8) sont éliminées. Les méthodes restantes (8) à (15) satisfont cette condition proposée par l'invention: pour les combinaisons de aP et aN de bP et bN ou de ces quatre vecteurs, la tension au point neutre doit être contrôlée en assurant une affectation appropriée du temps entre les vecteurs MP et MN. Ce qu'il faut alors déterminer pour les combinaisons vectorielles restantes est si oui ou non il faut une commutation de courte durée pour chacun.

   A cet égard, il y a des contraintes spécifiques pour la région A1 par exemple, qui sont comme suit: 
 
   (a) Lorsque les vecteurs bP et bW deviennent petits près de zéro de gré, les combinaisons de vecteurs nécessitant une commutation de courte durée ne sont pas disponibles. 
   (b) Lorsque les vecteurs aP et aN deviennent petits près de 60 degrés, les combinaisons de vecteurs nécessitant une commutation de courte durée ne sont pas disponibles. 
   (c) Lorsque le vecteur zéro devient petit près de la région A3 éloignée de l'origine, les combinaisons de vecteurs nécessitant une commutation de courte durée ne sont pas disponibles. 
   (d) Lorsque les vecteurs aP, aN, bP et bN deviennent tous petits près de l'origine, les combinaisons de vecteurs nécessitant une commutation de courte durée ne sont pas disponibles. 
 



  Les fig. 18 et 19 décrivent des formes d'onde de tension typiques pour les phases respectives dans les PWM (8) à (15) pour la région A1. Les formes d'onde dans ces figures sont utilisées comme base pour effectuer l'évaluation ci-dessus. Le fait d'ajouter les contraintes (a) à (d) ci-dessus à ces formes d'onde de tension se traduit par les vues de la fig. 21, dans lesquelles les portions où les PWM respectives ne peuvent pas être utilisées et sont représentées en hachuré. 



  Par exemple, on considère ici les formes d'onde de la méthode de modulation (8) de la         fig. 18(1). Avec cette méthode de modulation, les temps pour les vecteurs bF et bN deviennent plus courts à mesure que le vecteur de commande se rapproche de zéro degré. Dans ce cas, et comme cela ressort de la fig. 18(1), les phases V et W nécessitent des opérations de mise en service et de mise hors service de courte durée. Lorsque la valeur absolue du vecteur de commande est suffisamment petite pour être près de l'origine, le temps pour le vecteur OO devient plus élevé, pendant que les temps pour les vecteurs aP, bP et bN deviennent plus courts. Dans ce cas, toutes les phases U, V et W nécessitent des opérations de mise en service et de mise hors service de courte durée, comme illustré.

   La fig. 21(8) montre le domaine d'applicabilité de la méthode de modulation (8), la gamme excluant les portions hachurées des vecteurs de commande nécessitant une commutation de courte durée. 



  Les autres méthodes de modulation sont évaluées d'une manière similaire. Les résultats sont représentés dans les différentes vues de la fig. 21, dans laquelle les zones des vecteurs de commande nécessitant une commutation de courte durée pour les méthodes de modulation respectives sont  indiquées en hachuré. Comme représenté, il n'y a pas une méthode de modulation unique qui couvrirait toute la région A1 sans commutation de courte durée. 



  La présente invention propose ainsi de diviser une région en "sous-régions", auxquelles différentes méthodes de modulation sont affectées individuellement. Plus particulièrement, la région 1 est divisée en trois sous-régions. Parmi ces sous-régions, une sous-région 1-1 est proche de l'origine, une sous-région 1-2 est éloignée du vecteur zéro et proche des vecteurs aP et aN, et une sous-région 1-3 est éloignée du vecteur zéro et proche des vecteurs bP et bN. La région 3 est divisée en deux sous-régions: une sous-région 3-1 est proche des vecteurs de tension aP et aN; une sous-région 3-2 est proche des vecteurs de tension bP et bN. 



  Avec la région 1, comme représenté sur la fig. 22, la méthode de modulation (15) est proposée et affectée à la sous-région 1-1 près de l'origine, la méthode de modulation (9) à la sous-région 1-2 éloignée de l'origine et entre 0 et 30 degrés, et la méthode de modulation (8) à la sous-région 1-3 éloignée de l'origine et entre 30 et 60 degrés. L'affectation proposée des méthodes de modulation est également incluse dans la fig. 16. 



  Comme décrit, le fait d'affecter différentes méthodes de modulation d'une manière appropriée aux sous-régions constituant une région donnée est un trait caractéristique de l'invention. Il est à noter, que les démarcations entre les sous-régions ne sont pas déterminées d'une manière unique. Par exemple, dans la région 1, il y a une zone de vecteurs de commande qui ne nécessite pas une commutation de courte durée avec une quelconque des méthodes de modulation (8), (9) et (15). On comprendra donc que les sous-régions 1-1, 1-2 et 1-3 puissent se chevaucher, sans que cela n'ait de quelconques effets néfastes. 



  Ensuite, on considère la région A2 entourée par les vecteurs a, c et aP (ou aN). Les vecteurs de la région prennent l'ordre
 



  aP<-->c<-->a<-->aN (méthode (16))
 



  lorsqu'ils sont arrangés en termes de relation contiguë. Comme dans l'exemple précédent, le contrôle de la tension au point neutre nécessite d'utiliser les vecteurs aP et aN en combinaison. Ainsi, conformément à l'invention, il n'y a qu'une seule méthode de modulation (c'est-à-dire la méthode (16)) qui convient à la région A2. 



  Ceci est également valable pour la région A4. En d'autres termes, les vecteurs de la région prennent l'ordre
 



  bP<-->b<-->c<-->bN (méthode (17))
 



  lorsqu'ils sont arrangés en termes de relation contiguë. Pour la même raison, la seule méthode de modulation valable pour la région A4 est la méthode (17). 



  Les formes d'ondes des modulations applicables aux deux régions ci-dessus sont représentées sur les fig. 20(1) et 20(2). Comme indiqué par les formes d'onde, une commutation de courte durée est nécessaire pour la région A2 lorsque les vecteurs aP et aN, sont petits, ainsi que pour la région A4 lorsque les vecteurs bP et bN sont petits. Ceci signifie que des valeurs plus élevées des commandes de tension nécessitent théoriquement d'exécuter une commutation de courte durée. Le phénomène est théoriquement inévitable et il n'y a aucun moyen de le contourner. 



  Maintenant, on considère la région A3. Les vecteurs de tension de cette région prennent l'ordre
 



  aN<-->bN<-->c<-->aP<-->bP
 



  lorsqu'ils sont arrangés en termes de relation contiguë. A partir de là, on tire les trois agencements de vecteurs suivants qui permettent un contrôle de la tension au point neutre:
 



  (18) aN<-->bN<-->c<-->aP
 (19) bN<-->c<-->aP<-->bP
 (20) aN<-->bN<-->c<-->aP<-->bP 



  Les méthodes de modulation applicables aux agencements de vecteurs ci-dessus sont illustrées sur les fig. 20(3), 20(4) et 20(5). Comme indiqué, la méthode de modulation (18) nécessite une commutation de courte durée lorsque les vecteurs aP et aN, sont petits; la méthode de modulation (19) nécessite une commutation de courte durée lorsque les vecteurs bP et bN sont petits; et la méthode de modulation (20) nécessite une commutation de courte durée lorsque les vecteurs aP et aN sont petits ou lorsque les vecteurs bP et bN, sont petits. Dans tous les cas, une commutation de courte durée est obligatoire près du vecteur c. Ceci est inévitable, parce qu'un état de sortie maximum prévaut ici. 



  Sur la base des considérations ci-dessus, l'invention propose d'utiliser soit la méthode de modulation (18) lorsque les vecteurs bPbN sont petits soit la méthode de modulation (19) lorsque les vecteurs aP et aN sont  petits pour la région A3. 



  Jusqu'ici, on a identifié les méthodes de modulation qui permettent de contrôler la tension au point neutre sans commutation de courte durée dans toutes les régions. Ces méthodes sont résumées sur la fig. 16. 



  La chose suivante à faire est de vérifier, à mesure que le vecteur de commande est déplacé d'une sous-région vers une autre conformément à l'angle variable et à la grandeur en jeu, si le concept d'agencer les vecteurs de tension en succession dans une relation contiguë est valable ou non. Lorsqu'on se reporte à la fig. 22, il est nécessaire de prendre en considération à cet égard toutes les huit démarcations suivantes: une entre (18) et (19), une autre entre (16) et (18), une autre entre (9) et (18), une autre entre (8) et (9), une autre entre (9) et (15), une autre entre (17) et (19), une autre entre (8) et (19) et une autre entre (8) et (15). 



  Compte tenu de la symétrie, on n'a besoin de prendre en considération que les démarcations qui tombent entre 0 et 30 degrés et les trois autres démarcations peuvent être négligées. Toutes les méthodes de modulation qui sont contenues dans la fig. 22 sont données à nouveau, comme suit:
 



  (8) bP<-->aP<-->OO<-->bN
 (9) aP<-->OO<-->bN<-->aN
 (15) OP<-->bP<-->aP<-->OO<-->bN<-->aN<-->ON
 (16) aP<-->c<-->a<-->aN
 (17) bP<-->b<-->c<-->bN
 (18) aN<-->bN<-->c<-->aP
 (19) bN<-->c<-->aP<-->bP 



  On considère maintenant la démarcation entre les méthodes (18) et (19). La méthode de modulation (18) se termine avec le vecteur aN ou aP. Etant donné un quelconque des vecteurs avec lequel la méthode de modulation (18) se termine, la contiguïté avec la méthode (19) est assurée parce que cette dernière méthode commence avec le vecteur bN ou bP. 

 

  On considère ensuite la démarcation entre les méthodes (16) et (18). Ce cas ne pose pas de problème parce que les deux méthodes de modulation commencent et se terminent toutes deux avec le vecteur aP ou aN. 



  On considère ensuite la démarcation entre les méthodes (9) et (18), Comme dans le cas de la démarcation entre les deux méthodes (16) et (18), la contiguïté entre les deux méthodes de modulation est assurée, parce que  chaque méthode commence et se termine avec le vecteur aP ou aN. 



  En plus, on considère la démarcation entre les méthodes (8) et (9). Ce cas ne pose pas de problème non plus, parce que le vecteur bP ou bN avec lequel la méthode de modulation (8) commence ou se termine est contigu au vecteur aP ou aN avec lequel commence ou finit la méthode de modulation (9). 



  Finalement, on considère la démarcation entre les méthodes (9) et (15). Lorsque la méthode de modulation (9) se termine avec le vecteur aP, la contiguïté avec la méthode (15) est assurée par l'entrée de celle-ci à partir du vecteur ON. Pendant ce temps, la méthode de modulation (15) se termine avec le vecteur OP, OO ou ON. Lorsque la méthode (15) se termine avec le vecteur OO, la méthode (9) lui est rendue contiguë par l'entrée à partir du vecteur aN. Lorsque la méthode (15) se termine avec le vecteur OO, la méthode (9) lui est rendue contiguë par l'entrée du vecteur aP. Lorsque la méthode (15) se termine avec le vecteur ON, la méthode (9) lui est rendue contiguë par l'entrée du vecteur aN. Lorsque la méthode (15) se termine avec le vecteur OP, la contiguïté avec la méthode (9) n'est pas assurée parce que ni le vecteur aP, ni le vecteur aN n'existent à côté du vecteur OP.

   Dans ce cas, la méthode de modulation (15) est réalisée pour une autre période de l'onde porteuse afin d'atteindre le vecteur OO, et cela est suivi par une transition contiguë à la méthode de modulation (9). Cette opération est justifiée par le fait que les démarcations entre les sous-régions ne sont pas déterminées d'une manière unique et que les sous-régions peuvent se chevaucher, comme cela a été mentionné précédemment. 



  On va maintenant décrire à titre d'exemple la manière particulière avec laquelle la méthode de modulation (15) est exécutée. Pour commander la tension au point neutre par une affectation appropriée du temps entre les vecteurs de tension intermédiaires MP et MN, il faut réaliser la modulation dans une gamme deux fois la période de l'onde porteuse T, comme indiqué par les formes d'onde de la méthode de modulation (15) sur la fig. 19(4). En outre, l'utilisation alternée des vecteurs de tension dans les ordres en avant et en arrière demande de prendre un temps égal à quatre fois la période de l'onde porteuse. Admettons que les durées des vecteurs OP, bP, aP, OO, bN, aN, et ON pour deux périodes de l'onde porteuse (2T) soient respectivement TOP, TbP, TaP, TOO, TbN, TaN et TON. Dans ce cas, 
 



  TOP + TOO + TON + TaP + TaN, TbP + TbN = 2T 



  Les durées des vecteurs T2 et T3 sont alors obtenues en utilisant les formules de la fig. 17. Sur deux périodes de l'onde porteuse, on a les relations:
 



  TaP + TaN = 2T2 et TbP + TbN = 2T3 



  Maintenant, la répartition du temps entre les vecteurs positifs et les vecteurs négatifs est faite correctement pour le contrôle de la tension au point neutre. Si on admet que le temps est affecté avec un rapport de (1 + f): (1 - f), on a
 



  TaP = T2 (1 + f), TaN = T2 (1 - f)
 TbP = T3 (1 + f ), TbN = T3 (1 - f). 



  La durée du vecteur zéro pour la première période de l'onde porteuse T est le temps laissé par le vecteur MP. Donc
 



  TOP + TOO = T - (TaP + TbP) 



  De manière similaire, pour la période suivante de l'onde porteuse T, la durée du vecteur zéro est considérée comme étant identique au temps laissé par le vecteur MN. Ainsi
 



  TON + TOO = T - (TaN + TbN) 



  Comme la méthode de modulation (15) est utilisée là où il y a un vecteur de temps zéro long près de l'origine, la tension au point neutre est contrôlée en utilisant le signal f, si bien que l'expression précédente ne deviendra pas négative. La durée du vecteur zéro ci-dessus peut être affectée comme souhaité à deux vecteurs de zéro. Dans ce cas, on admet que le temps est divisé d'une manière égale en deux parties. Les temps des vecteurs zéro sont donnés comme suit:
 



  TOP = TOO = [T - (TaP + TbP)]/2 
 TON = TOO = [T - (TaN + TbN)]/2 



  Les signaux suivant g1, g2 et g3 basés sur les temps des vecteurs déterminés de la manière décrite par le microprocesseur sont dirigés sur les comparateurs Cg1, Cg2 et Cg3:
 



  g1 = TOP, g2 = TOP + TbP, g3 = TOP + TbP + TaP
 (dans la première période de l'onde porteuse T)
 g1 = TON, g2 = TON + TbN, g3 = TON + TbN + TaN 
 (dans la seconde période de l'onde porteuse T)
 g1 = TON, g2 = TON + TaN, g3 = TON, + TaN + TbN 
 (dans la troisième période de l'onde porteuse T)
 g1 = TOP, g2 = TOP + TaP, g3 = TOP + TaP + TbP
 (dans la quatrième période de l'onde porteuse T) 



  Comme représenté sur la fig. 23, les vecteurs de sortie sont déterminés conformément à l'état de cinq comparateurs. Sur la fig. 23, C1 et C2 sont des signaux pour identifier une quelconque des quatre périodes de l'onde porteuse ci-dessus (le procédé ci-dessus correspond à l'étape 6 de la fig. 8). 



  Ci-après, on examine comment la méthode de modulation (8) est plus particulièrement mise en    Öuvre dans la région 1A. Pour contrôler la tension au point neutre par une affectation appropriée du temps entre les vecteurs de tension intermédiaires MP et MN, il est nécessaire d'effectuer la modulation dans la gamme d'une période de l'onde porteuse T, comme indiqué par les formes d'onde de la méthode de modulation (8) de la fig. 18(l). En outre, utiliser les vecteurs de tension alternativement en avant et en arrière nécessite de prendre un temps égal à deux fois la période de l'onde porteuse. 



  Supposons que la durée des vecteurs bP, aP, OO et bN pour une période de l'onde porteuse T soit TbP, TaP, TOO et TbN. Dans ce cas,
 
 TbP + TaP + TOO + TbN = T 



  Ensuite, les durées des vecteurs T1, T2 et T3 sont obtenues en utilisant les formules de la fig. 17. Ici, on a la relation:
 



  TbP + TbN = T3 



  Maintenant l'affectation du temps entre les vecteurs positifs et négatifs est faite correctement pour contrôler la tension au point neutre. Si on admet que le temps est affecté avec un rapport (1 + f) : (1 - f), on a alors:
 



  TbP = T3 (1 + f)/2, TbN = T3 (1 - f)/2 



  Les temps des vecteurs aP et OO sont déterminés avec
 



  TaP = T2, TOO = T1 



  Le temps restant est TbN, qui coïncide avec l'expression ci-dessus. Les temps des vecteurs respectifs sont déterminés de la même manière pour la période suivante de l'onde porteuse, sauf que l'ordre dans lequel les vecteurs sont sortis est différent. 



  Les signaux g1, g2 et g3, déterminés de la manière décrite par le microprocesseur à partir des temps des vecteurs, sont envoyés aux compara teurs Cg1, Cg2 et Cg3:
 



  g1 = TbP, g2 = TbP + TaP, g3 = TbP + TaP + TOO
 (dans la première période T de l'onde porteuse)
 g1 = TbN, g2 = TbN + TOO, g3 = TbN + TOO + TaP
 (dans la seconde période T de l'onde porteuse) 



  Comme représenté sur la fig. 24, les vecteurs de sortie sont déterminés selon l'état de quatre comparateurs. Sur la fig. 24, C1 est un signal pour distinguer entre les deux périodes de l'onde porteuse. 



  Les mesures spécifiques pour mettre en Öuvre les méthodes de modulation (15) et (8) ont été décrites. Des mesures similaires s'appliquent également aux autres méthodes de modulation représentées sur la fig. 22. 



  On va décrire maintenant comment est obtenu le signal pour le contrôle du point de tension neutre (le procédé correspond à l'étape 5 sur la fig. 8). Initialement, on détecte les valeurs EP et EN de la  fig. 2 et la déviation de la tension au point neutre ( DELTA Ed) est obtenue comme suit:
 



   DELTA Ed = EP - EN 



  Ensuite, on obtient le courant de charge instantané (PL) pour vérifier la direction du courant, c'est-à-dire si on a un état d'émission de courant ou un état de régénération. L'état d'émission est celui où le courant se dirige de l'inverseur vers la charge. Le courant de charge peut être obtenu soit sur le côté sortie, soit sur le côté circuit d'alimentation de l'inverseur. 



  Lorsque la polarité du courant de charge instantanée PL est représentée par le signe (PL), le signal de contrôle du point neutre f est donné par:
 



  f = sign (PL).G(s).[ DELTA Ed/Ed]
 



  où G(s) est une fonction de transfert positive (par exemple un gain simple). Comme le montre l'équation ci-dessus, lorsque le signal f est positif, le vecteur de temps MP est prolongé et le vecteur de temps MN est raccourci. Lorsque du courant est émis, le temps pendant lequel la charge est connectée au côté positif de l'alimentation en courant continu devient plus long et la déviation  DELTA Ed de la tension au point neutre est modifiée en conséquence. Dans l'état de régénération, le signe du courant de charge (sign(PL)) devient négatif et la relation est inversée. Bien que la direction du courant soit identifiée dans l'exemple ci-dessus en vérifiant la polarité du courant de charge PL, toute autre quantité de contrôle peut  être utilisée d'une manière alternative pour déterminer la direction du courant. 



  On a décrit jusqu'ici la manière dont l'invention fonctionne. Sur la base de la description ci-dessus, on va décrire maintenant la constitution de l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux de la fig. 7, permettant la mise en Öuvre l'invention. 



  Sur la fig. 7, le microprocesseur 1 effectue les étapes de la fig. 8 sur la base d'une commande VK ( theta , k) du circuit 2 de génération de la commande de la tension et produit les signaux de contrôle g1, g2 et g3. L'onde porteuse en dents de scie pour une utilisation en modulation est générée par un oscillateur 3 et un compteur 4. Les bits d'ordre inférieur du compteur sont envoyés comme des ondes en dents de scie aux comparateurs numériques 5, 6 et 7. Le nombre de bits d'ordre inférieur doit être de préférence de 8 ou de 10, de manière à assurer une précision de modulation. Les bits d'ordre supérieur du compteur 4 sont utilisés à titre d'illustration comme signaux C1 et C2 dans la fig. 23. Cet agencement est nécessaire pour le microprocesseur 1 pour qu'il effectue ses étapes en synchronisation avec l'onde porteuse en forme de dents de scie. 



  La fig. 8, un schéma fonctionnel des étapes esquissant le principe de fonctionnement de cette invention, n'a pas besoin d'une explication particulière ici. 



  Les signaux de contrôle g1, g2 et g3 sont dirigés vers les comparateurs respectifs 5, 6 et 7. Comme représenté sur la fig. 23, les comparateurs enclenchent et arrêtent les signaux Cg1, Cg2 et Cg3 aux points d'intersection entre les ondes en dents de scie et les signaux g1, g2 et g3. 



  Le microprocesseur 1 se base sur l'angle  theta  et la grandeur (facteur de modulation k) de la tension de commande VN pour juger le segment, la région et la sous-région ainsi désignés. Ce jugement s'effectue en faisant appel à une table préenregistrée préparée sur la base de la fig. 16. Une fois déterminé le segment, la région et la sous-région, le microprocesseur 1 sélectionne une des méthodes de modulation de la fig. 16 et en notifie le circuit pour sélectionner les vecteurs de tension 8. Le circuit pour sélectionner les vecteurs de tension 8 a une table composée d'une ROM.

   Par exemple, lorsque le microprocesseur 1 sélectionne la méthode de modulation (15) pour la région 1 dans le segment A, le circuit 8 indique les états de commutation enregistrés de vecteurs de tension tels que aP, bP, aN, bN,  OP, ON et ON à fournir pour toutes les combinaisons des 0's et de 1's des signaux C1, C2, Cg1, Cg2 et Cg3 de la fig. 23. 



  A titre d'illustration, lorsque C1 = 0, C2 = 0, Cg1 = 1, Cg2 = 1 et Cg3 = 0 sur la fig. 23, alors le vecteur de tension aP doit être sorti. Comme le vecteur de tension aP pour la région A1 est dans l'état de commutation POO selon la fig. 13, le tableau de la ROM a l'information POO placée à l'adresse (C1, C2, Cg1, Cg2, Cg3) = (0, 0, 1, 1, 0). Avec l'état de commutation ainsi clarifié, un circuit de génération de signaux de commutation 9 reçoit un signal de commande de commutation pour chaque phase. Trois lignes de signaux sont utilisées pour les trois phases, P, O et N étant chacun transmis par une ligne différente. A son tour le circuit de génération de signaux de commutation produit les signaux spécifiques de commutation S1U, S2U, S3U, S4U, S1V, S2V, S3V, S4V, S1W, S2W, S3W et S4W pour chaque phase et les envoie à un circuit de commande d'une porte GTO. 



  Un circuit typique pour déterminer la polarité d'un courant de charge effectif PL nécessaire dans le schéma fonctionnel de la fig. 8 est décrit maintenant en se reportant à la fig. 25. Sur la fig. 25, les circuits générant une onde sinusoïdale 14, 15 et 16 génèrent les tensions de sortie pour les phases U, V et W conformément à l'angle  theta  de la commande de tension. Ces tensions de sortie sont multipliées respectivement par les signaux iU, iV et iW du circuit 20 de détection du courant de sortie 20. Les produits sont ajoutés par un additionneur 22. La polarité de la somme de l'additionneur 22, lorsqu'elle est déterminée, indique la polarité du courant de charge effectif PL. Lorsque la somme de l'additionneur 22 est multipliée par la grandeur de la commande de tension VN, le produit indique la grandeur du courant de charge.

   L'appareil de la fig. 7 est constitué de manière à ce que la polarité du courant de charge PL ainsi obtenue extérieurement soit fournie au microprocesseur 1. Il est clair que dans l'agencement de la fig. 7, les signaux de sortie du courant iU, iV et iW peuvent être envoyés au microprocesseur 1 pour mettre en route les fonctions de la fig. 25, par des calculs appropriés. 



  On va décrire maintenant comment fonctionne la forme d'exécution de l'invention en se reportant à la fig. 26. Tout d'abord, l'oscillateur 3 et le compteur 4 envoient un signal d'onde porteuse en dents de scie. En d'autres termes, le compteur 4 envoie un signal C3-C10 d'ordre inférieur à dix bits en guise de signal numérique d'onde porteuse en dents de scie  aux comparateurs numériques 5, 6 et 7. Le compteur 4 envoie également des signaux C1 et C2 d'ordre supérieur à deux bits au microprocesseur 1, ainsi qu'à la ROM 8, en constituant le circuit pour sélectionner les vecteurs de tension. 



  En synchronisation avec les bords avant et arrière du signal C1, le microprocesseur 1 fournit un signal de segment à trois bits, un signal de région à trois bits, des signaux de commande à 10 bits g1, g2 et g3 en faisant les opérations suivantes. Le microprocesseur 1 reçoit d'abord sous un format numérique l'amplitude k et la phase  theta  du vecteur VN de commande de la tension du circuit 2 de génération de la commande de tension. Le microprocesseur 1 reçoit également les signaux C1 et C2 du compteur 4 une déviation  DELTA Ed de la tension au point neutre numérisée par un convertisseur A/D 30 et un signal de polarité (PL) de courant de sortie du circuit pour déterminer le courant de sortie de la fig. 25. 



  Le microprocesseur 1 obtient alors le signal de segment à trois bits, le signal de région à trois bits et les signaux de contrôle à 10 bits g1, g2 et g3, conformément au schéma fonctionnel de la fig. 8. En utilisant la phase  theta  du vecteur VN de commande de la tension, le microprocesseur 1 vérifie initialement auquel des six segments A à F de la fig. 9(a) appartient le vecteur VN de commande de la tension. Ceci détermine le signal du segment. Comme il y a six segments, le nombre de bits du signal de segment est 3. En correspondance avec chacun des segments A à F, le signal de segment reçoit un nombre entre 1 et 6. Par exemple, lorsque le vecteur VN de commande de la tension appartient au segment C, le signal est numéroté 3 ou il est exprimé par (011) en notation binaire. 



  En utilisant la phase  theta  (ayant une période de 360 degrés) du vecteur VN de commande de la tension, le microprocesseur 1 trouve une phase  theta  min  de 60 degrés en effectuant l'opération suivante:
 



   theta  min  =  theta  - 60.INT( theta /60)
 



  dans laquelle INT(x) est un nombre entier maximum ne dépassant pas x. 



  Après cela et sur la base de la phase  theta  min  et de l'amplitude k du vecteur VN de commande de la tension, le microprocesseur 1 obtient le signal de région en vérifiant à laquelle des sous-régions de la   fig. 22 appartient le vecteur VN de commande de la tension. Comme il y a sept sous-régions pour chaque segment, le nombre de bits du signal de région est 3. La fig. 22 montre les nombres des méthodes de modulation destinées à être  utilisées avec les sous-régions respectives. A chacune des sous-régions qui utilise les méthodes de modulation (15), (8), (9), (17), (19), (18) et (16), on affecte un nombre entre 1 à 7. A titre d'illustration, lorsque le vecteur VN de commande de la tension appartient à la sous-région qui utilise la méthode de modulation (18), le signal de région reçoit le numéro 6, ou il est exprimé par (110) en notation binaire. 



  Lorsqu'on se reporte à la fig. 17, le microprocesseur 1 obtient les temps de génération des vecteurs de tension T1, T2 et T3, conformément au segment et à la région contenant le vecteur VN de commande de la tension. Comme le nombre de bits du signal de l'onde porteuse en dents de scie et celui des signaux de contrôle g1, g2 et g3 sont sélectionnés chacun pour être égal à 10, la valeur de la période T de l'onde porteuse est 1024 (=2<1><0>). Cela signifie que T = 1 sur la fig. 17 pour des expressions d'opérations spécifiques pour calculer les temps de génération. Lorsque les temps de génération sont calculés, les signaux de contrôle g1, g2 et g3 calculés en utilisant ceux-ci sont multipliés par 1024, puis sortis. 



  On décrit ci-après un exemple d'opération sur les signaux de contrôle g1, g2 et g3, où le vecteur VN de commande de la tension est contenu dans la sous-région 1 du segment A. La description sera faite en se reportant aux pages 25 à 26 de cette description. Les vecteurs de tension à utiliser sont OP, bP, aP, OO, bN, aN et ON, correspondant respectivement aux durées TOP, TbP, TaP, TOO, TbN, TaN, et TON où
 



  TOP + TbP + TaP + TOO + TbN + TaN + TON = 1. 



  Le signal de contrôle du point neutre f est alors calculé en utilisant l'expression donnée en ligne 26 de la page 29 de cette description. Comme les temps de génération T2 et T3 ont déjà été calculés, les valeurs de TaP, TaN, TbP et TbN sont obtenues en utilisant les expressions données aux lignes 10 et 11 de la page 27 de cette description. 



  Les valeurs des TO, TOO et TON restants sont obtenues en faisant appel aux expressions données en lignes 27 et 28 de la page 27. 



  Ensuite, les signaux de contrôle g1, g2 et g3 sont obtenus conformément aux niveaux des signaux C1 et C2 fournis par le compteur 4. Ceci signifie que, comme décrit sur la fig. 23, les signaux de contrôle pour la première T (C1 et C2 au niveau bas) sont donnés par:
 



  g1 = TOP, g2 = TOP + TbP, g3 = TOP + TbP + TaP 



  Les signaux de contrôle pour la seconde T (C1 au niveau haut, C2 au  niveau bas) sont donnés par:
 



  g1 = TON, g2 = TON + TbN, g3 TON TbN + TaN 



  Les signaux de contrôle pour la troisième T (C1 au niveau bas, C2 au niveau haut) sont donnés par:
 g1 = TON, g2 = TON + TaN, g3 = TON + TaN + TbN 



  Les signaux de contrôle pour la quatrième T (C1 et C2 au niveau haut) sont donnés par:
 



  g1 = TOP, g2 = TOP + TaP, g3 = TOP + TaP + TbP 



  Comme mentionné, les signaux de contrôle g1, g2 et g3 sont multipliés par 1024 avant d'être sortis. 



  Après avoir réalisé les opérations ci-dessus, le microprocesseur 1 fournit le signal de segment à trois bits et le signal de région à trois bits comme signaux d'adresses à la ROM 8 (circuit pour sélectionner les vecteurs de tension) en synchronisation avec la période T du signal de l'onde porteuse en forme de dents de scie. En même temps, le microprocesseur 1 fournit les signaux de contrôle à 10 bits g1, g2 et g3, aux comparateurs 5, 6 et 7. A ce point, ces signaux sont verrouillés pour une durée de temps T par les circuits de verrouillage 31 à 35. 



  Les comparateurs 5, 6 et 7 comparent les signaux de contrôle à 10 bits g1, g2 et g3 avec le signal de l'onde porteuse en forme de dents de scie. Les signaux résultants de sortie Cg1, Cg2 et Cg3 constituent des signaux d'adresses à la ROM 8. 



  L'agencement esquissé ci-dessus nécessite que le nombre de bits des adresses de la ROM 8 soit 11. Supposons que l'adresse à 11 bits contienne, par ordre descendant, les bits AD1, AD2, ... AD11. Ces bits sont affectés, à titre d'illustration, comme suit:
 



  AD1 - AD3: signal de segment
 AD4 - AD6: signal de région
 AD7 - AD9: signaux Cg1, Cg2, Cg3
 AD10: signal C1
 AD11: signal C2 



  La ROM 8 enregistre les états de commutation des vecteurs de tension à fournir conformément aux différentes adresses. Comme il y a trois états de commutation P, O et N pour chacune des phases U, V et W, il faut affecter deux bits de données à chaque phase. A titre d'illustration, les valeurs de 1, 2 et 3 peuvent être affectées respectivement aux états P, O et N. 



  Dans ce cas, l'état de commutation de P est représenté par la valeur 3 ou (11) en notation binaire. Ainsi, le nombre de bits de données est 6; deux bits sont affectés dans l'ordre descendant des bits aux états de commutation des phases U, V et W. 



  A ce point, les données sont enregistrées dans la ROM 8 de la manière décrite ci-après. Supposons que le vecteur VN de commande de la tension appartienne à la sous-région 1 du segment A. Dans ce cas, comme représenté sur la fig. 23, les données à enregistrer dans la ROM 8 sont comme suit:
 
 - Avec l'adresse (00100100000) correspondant à l'état de commutation de OP (PPP), les données applicables sont (111111).
 - Avec l'adresse (00100110000) correspondant à l'état de commutation de bP (PPO), les données applicables sont (111110).
 - Avec l'adresse (00100111000) correspondant à l'état de commutation de aP (POO), les données applicables sont (111010).
 - Avec l'adresse (00100111100) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO), les données applicables sont (101010).
 - Avec l'adresse (00100100010) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO),

   les données applicables sont (101010).
 - Avec l'adresse (00100110010) correspondant à l'état de commutation de bN (OON), les données applicables sont (101001).
 - Avec l'adresse (00100111010) correspondant à l'état de commutation de aN (ONN), les données applicables sont (100101).
 - Avec l'adresse (00100111110) correspondant à l'état de commutation de ON (NNN), les données applicables sont (010101).
 - Avec l'adresse (00100100001) correspondant à l'état de commutation de ON (NNN), les données applicables sont (110101).
 - Avec l'adresse (00100110001) correspondant à l'état de commutation de aN (ONN), les données applicables sont (100101).
 - Avec l'adresse (00100111001) correspondant à l'état de commutation de bN (OON), les données applicables sont (101001).
 - Avec l'adresse (00100111101) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO), les données applicables sont (101010)

  .
 - Avec l'adresse (00100100011) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO), les données applicables sont (101010).
 - Avec l'adresse (00100110011) correspondant à l'état de commutation de aP (POO), les données applicables sont (111010). 



  Avec l'adresse (00100111011) correspondant à l'état de commutation de bP (PPO), les données applicables sont (111110).
 - Avec l'adresse (00100111111) correspondant à l'état de commutation de OP (PPP), les données applicables sont (111111).
 - Avec l'adresse (00100100010) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO), les données applicables sont (101010).
 - Avec l'adresse (00100110010) correspondant à l'état de commutation de bN (OON), les données applicables sont (101001).
 - Avec l'adresse (00100111010) correspondant à l'état de commutation de aN (ONN), les données applicables sont (100101).
 - Avec l'adresse (00100111111) correspondant à l'état de commutation de ON (NNN), les données applicables sont (010101).
 - Avec l'adresse (0010010001) correspondant à l'état de commutation de ON (NNN), les données applicables sont (110101).
 - Avec l'adresse (00100110001)

   correspondant à l'état de commutation de aN (ONN), les données applicables sont (100101).
 - Avec l'adresse (00100100010) correspondant à l'état de commutation de OO (OOO), les données applicables sont (101010).
 - Avec l'adresse (00100110010) correspondant à l'état de commutation de bN (OON), les données applicables sont (101001). 



  Lorsque le vecteur VN de commande de tension appartient à une autre région ou un autre segment, les données de la ROM sont déterminées de la même manière que ci-dessus. 



  Le signal de sortie à six bits de la ROM 8, qui est le circuit pour sélectionner les vecteurs de tension, est utilisé comme signal d'adresse pour le circuit de génération du signal de commutation, ou ROM 9. On admet ici que le signal à six bits de la ROM 8 contient les bits D1, D2, D3, D4, D5 et D6 dans l'ordre descendant des bits, auxquels sont associés respectivement les bits de signaux d'adresse AD1, AD2, AD3, AD4, AD5 et AD6 de la ROM 9. Les états de commutation des vecteurs de tension correspondent sur une base de un pour un, aux états de mise en service et de mise hors service des éléments GTO constituant le circuit inverseur à trois niveaux, comme représenté dans le tableau de la fig. 10. Les données à enregistrer dans la ROM 9 sont facilement préparées à partir de ce tableau.

   Admettons que les états de mise en service et de mise hors service d'un élément GTO correspondent respectivement à 1 et 0. Dans ce cas, les données dont  l'adresse correspondent à (111001) sont (110001100011). Dans le signal à 12 bits, les bits correspondent par ordre descendant aux signaux de mise en service et de mise hors service des éléments GTO respectifs S1U, S2U, S3U, S4U, S1V, S2V, S3V, S4V, S1W, S2W, S3W et S4W. 



  *Bien que les descriptions ci-dessus supposent que la période de l'onde porteuse dans la PWM soit maintenue constante, d'autres hypothèses peuvent être faites: le principe de modulation de cette invention restera valable. A titre d'illustration, la période de l'onde porteuse peut être soumise de manière délibérée à une modulation à deux fois la fréquence de sortie, afin de diminuer les harmoniques qui interviennent. Comme autre exemple, la répartition des harmoniques peut être dispersée par modulation de fréquence aléatoire, ce qui permet de diminuer le bruit. 



  Dans les descriptions qui précèdent, les segments A à F sont établis et les vecteurs de tension aP, bP sont groupés de manière à ce que le segment A soit utilisé comme segment représentatif des régions et des sous-régions. L'emplacement d'une commande de tension donnée est déterminé par rapport aux régions et aux sous-régions dans les segments ci-dessus, y compris le segment A. Pour chaque région ou sous-région, la méthode correspondante sélectionnée au préalable et enregistrée est lue et exécutée. Une alternative à cet agencement est d'éliminer les segments, de manière à ce que chacune des régions et des sous-régions réparties sur une gamme de 360 degrés soit associée à une méthode de modulation sélectionnée et enregistrée auparavant.

   En opération, on détecte la région (sous-région) à laquelle appartient la commande de tension et la méthode de modulation correspondant à cette région (sous-région) est lue et exécutée. 



  Une autre alternative est que la commande de tension VN, au lieu d'être donnée en coordonnées polaires, soit fournie dans un tout autre format, pour autant que la région à laquelle la commande appartient soit clairement identifiée. 



  Bien que les descriptions ci-dessus n'aient pas mentionné les applications auxquelles convient particulièrement bien l'inverseur de l'invention, les avantages de l'appareil permettent une large gamme d'applications. Comme le trait saillant de l'appareil inverseur est sa capacité de sélectionner directement une méthode de modulation optimale qui satisfasse à différents objectifs et à différentes conditions opératoires, l'appareil va trouver une application dans des domaines aussi divers que les moteurs  à courant alternatif sous contrôle vectoriel, les filtres actifs et les contrôleurs de récepteurs de courants équipés d'un inverseur. 

 

  L'appareil inverseur triphasé à trois niveaux de l'invention enregistre auparavant la combinaison de méthodes de modulation (vecteurs de tension) et l'ordre dans lequel les méthodes (vecteurs) sont sortis pour chacune des régions établies. Une méthode de modulation appropriée est lue conformément avec la région déterminée sur la base de la commande de tension fournie. La méthode de modulation détermine la manière dont les dispositifs de commutation sont activés. Ceci permet d'adopter une méthode de modulation optimum qui satisfait aux conditions spécifiques de la région particulière sélectionnée. Ainsi, l'appareil inverseur triphasé à trois niveaux apporte une performance de contrôle efficace à pleine capacité. 



  Dans un agencement, comme décrit, les méthodes de modulation à enregistrer nécessitent que la transition entre deux vecteurs de tension soit effectuée seulement dans une commutation monophasée et que la commutation entre les états P et N soit évitée. Cet agencement élimine les opérations peu commodes des dispositifs de commutation constituant l'appareil inverseur, de sorte que l'appareil va fonctionner d'une manière stable. 



  Dans un autre agencement, comme décrit, des vecteurs de tension sélectionnés peuvent être un mélange de vecteurs positifs et négatifs. Cet agencement supprime l'entrée et la sortie des courants vers et hors du point neutre de l'alimentation en courant continu. Même lorsque le point neutre est divisé par un agencement capacitif, la fluctuation possible du potentiel en jeu est supprimée d'une manière efficace. 



  Dans un autre agencement, les vecteurs de tension qui sont équivalents par certaines caractéristiques sont classés dans un groupe de manière à ce que les vecteurs de tension de chaque groupe soient traités d'une manière uniforme sur le plan du contrôle. Cet agencement réduit le nombre de classes de vecteurs de tension et simplifie donc les procédures de contrôle. 



  Dans un autre agencement encore, une région donnée du vecteur de tension est divisée en une pluralité de sous-régions, et une méthode de modulation différente est affectée à chaque sous-région. Cet agencement évite que les temps de mise en service et de mise hors service des dispositifs de commutation ne tombent en dessous de certains niveaux prédéterminés, ce qui étend la gamme des applications des dispositifs de commutation tels  que les GTO ayant des temps de mise en service et de mise hors service relativement longs. 



  Comme beaucoup de formes d'exécution de cette invention apparemment différentes peuvent être réalisées sans se départir de l'esprit de l'invention et sortir de son domaine d'application, il est entendu que l'invention n'est pas limitée par des formes d'exécution spécifiques de celle-ci.
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