EP2572447A1 - Installation et procédé de mesure de décalage de l'angle d'un résolveur dans une machine électrique synchrone - Google Patents

Installation et procédé de mesure de décalage de l'angle d'un résolveur dans une machine électrique synchrone

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Publication number
EP2572447A1
EP2572447A1 EP11718088A EP11718088A EP2572447A1 EP 2572447 A1 EP2572447 A1 EP 2572447A1 EP 11718088 A EP11718088 A EP 11718088A EP 11718088 A EP11718088 A EP 11718088A EP 2572447 A1 EP2572447 A1 EP 2572447A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resolver
stator
rotor
voltage
electric machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11718088A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cédric SAVIO
Jean-Louis Linda
Bertrand Vedy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP2572447A1 publication Critical patent/EP2572447A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop

Definitions

  • the present invention relates to rotating electrical machines.
  • the present invention more particularly relates to rotating electrical machines provided with a resolver (or resolver), or any other sensor for measuring an absolute angular position, and the present invention relates to the initial setting of this sensor, for example a resolver .
  • the shaft of an electric machine When the shaft of an electric machine is equipped with a resolver, it drives the resolver rotor which produces at the output of the windings of its stator a set of alternative electrical signals whose relative amplitude characteristics faithfully reflect and instantly the angular position of the rotor of the machine.
  • this signal is used to control the current in the stator windings to maintain an optimum angular difference (typically in quadrature) between the rotating magnetic field in the stator and the magnetic field generated between the poles of the stator. rotor.
  • Said rotary electrical machine comprises a stator comprising a stator magnetic circuit which constitutes the active part of the stator. This magnetic circuit is traversed by notches that open into each of its end faces. The notches are filled with conductors that form windings in the magnetic circuit. At the output of the notches in each axial end face of the magnetic circuit, the conductors are folded by forming windings to pass from one slot to the next. Connections windings between them are organized to form induction coils. The ends of the winding conductors which are intended to electrically connect with a suitable connector or junction box.
  • the references below are those used in the aforementioned patent application WO 2010/026159.
  • This electrical machine comprises a resolver 160 mounted at an axial end of the machine.
  • the resolver 160 comprises a resolver stator 164 fixed and axially centered in a housing inside the carcass and a resolver rotor 162 mounted on the shaft 31 of the rotor of the machine, facing the resolving stator.
  • the resolver stator 164 is locked in a fixed position axially and angularly in said housing.
  • the mounting device comprises a rotational adjustment bearing of the angular position of the resolver rotor 162 on the shaft of the machine rotor 31 and a friction ring 202 for holding the resolver rotor 162 stationary on the shaft 31 of the rotor. the machine in a selected angular position.
  • the torque produced depends on the interaction between the rotor flux and the stator flux.
  • the rotor flux being produced by the permanent magnets, the torque is regulated by the adjustment of the stator flux for which two parameters are accessible: the amplitude of the flux, itself regulated by the amplitude of the currents of the three-phase system supply, and the phase of the stator flux with respect to the rotor flux.
  • This phase is itself regulated by the phase of the stator currents.
  • the maximum torque is obtained when the rotor flux is, almost, in quadrature phase with respect to the stator flux.
  • the amplitude of the currents is enslaved thanks to regulators which use the measurements of current sensors.
  • resolver function is a sensor to measure the absolute position of the resolver rotor on an electric lathe.
  • a resolver itself consists of a stator and a rotor. The indication of the measurement depends on the relative position between the resolver stator and the resolver rotor.
  • a given reference position between the machine rotor and the machine stator corresponds to a reference value, for example zero, for measuring the rotor position. Since the resolver could be installed in any angle on the machine, there is a difference between the indication of the resolver measurement and the reference value of the rotor position.
  • resolver error It is necessary to know this resolver calibration error to know exactly the position of the machine rotor flow and thus to be able to optimize the control of the machine.
  • this resolver calibration error there are two solutions to overcome this: either a software compensation or a mechanical adjustment of the relative position between the resolver rotor and the resolver stator so that the indication of the measurement is effectively zero. Call this operation respectively the software setting of the resolver and the mechanical setting of the resolver of the electric machine.
  • the angular reference "zero degree" of the absolute position of the rotor of the machine on an electric latch occurs when the rotor poles of the machine (knowing that there may be one or more pairs of poles in the rotor, for example very often three pairs of poles in high performance machines, which then defines three electric revolutions for a mechanical revolution) are aligned on the respective axes of the winding of phase A, c that is to say one of the phases of the stator, whose spatial position is clearly known by the construction of the windings.
  • phase A, c that is to say one of the phases of the stator, whose spatial position is clearly known by the construction of the windings.
  • This calibration operation has the advantage that one can then, in an industrial object using such an electric machine and manufactured in series as an automobile (for example the electric machine is a motor in an electric power train) , change the electric machine without having to make adjustments to parameters in the control software, for the benefit of the ease of maintenance of these vehicles.
  • the object of the invention is to provide useful means to proceed to this calibration of the resolver automatically and accurately.
  • the clamping action of the resolver requires two actions: it must be possible to measure the resolver stall error and it is necessary to be able to mechanically adjust the relative position between stator and resolver rotor to reduce this resolver stall error to zero.
  • the resolver stall error ie the azimuth deviation of the resolver rotor
  • the correction of the position error can be done by blocking the resolver rotor and by giving a train of pulses with the electric machine itself to turn the resolver rotor on the shaft of the electric machine.
  • a method for adjusting a resolver of an electric machine comprising a main stator and a main rotor, the main rotor being arranged on a shaft mounted to rotate relative to the main stator, the resolver of said machine comprising a resolver stator and a resolver rotor, the resolver stator being mounted on a support secured to the main stator and the resolver rotor being mounted on a support integral with said shaft, the resolver stator and the resolver rotor being mounted facing one of the another and close to an axial end of said machine, the resolver rotor being the adjustable element of the resolver and being frictionally mounted on its support so that its relative angular position relative to its support can be modified for adjustment by exerting a torque between said resolver rotor and its support, the method comprising the following steps:
  • the invention proposes an installation for measuring the stall error of a resolver of an electric machine, the electric machine comprising a main stator and a main rotor, the main rotor being arranged on a shaft rotatably mounted relative to the main stator, the resolver of said machine comprising a resolver stator and a resolver rotor, the resolver stator being mounted on a support secured to the main stator and the the resolver rotor being mounted on a support secured to said shaft, the resolver stator and the resolver rotor being mounted facing each other, the measuring installation comprising a current variator for supplying the main stator, said inverter receiving the angle measurement a m delivered by the resolver, said variator comprising current regulators, preferably of the PI (integral proportional) type, receiving setpoint currents Id and Iq, delivering voltages Uq and Ud supplying a calculation unit performing an inverse Park transformation for applying to the stator wind
  • the invention provides a method for measuring the stall error of a resolver of an electric machine, the electric machine comprising a main stator and a main rotor, the main rotor being arranged on a shaft rotatably mounted relative to the main stator, the resolver of said machine comprising a resolver stator and a resolver rotor, the resolver stator being mounted on a support integral with the main stator and the resolver rotor being mounted on a solid support of said shaft, the resolver stator and the resolver rotor being mounted opposite each other, the method using a current controller for supplying the main stator, said variator receiving the angle measurement a m delivered by the resolver and receiving setpoint currents Id and Iq supplying a computing unit performing an inverse Park transformation to apply to the stator windings of the main stator current instructions and appropriate voltage, said inverter comprising a voltage regulator, preferably PI (proportional integral) controlling a voltage Ud and delivering an angle c and correction added
  • the invention makes it possible, automatically, to measure the calibration error of the resolver. Note that when this memoir speaks of a resolver, it is necessary to understand any other sensor for measuring an absolute angular position of the rotor of an electric machine.
  • FIG. 1 is a simplified diagram of a drive in a calibration bench for implementing the method for measuring the offset of a resolver of a self-driven synchronous machine, according to the invention
  • FIG. 2 is a simplified vector diagram relating to an electric machine in no-load rotation (zero current) whose resolver comprises a resolver stall error
  • FIG. 3 is a simplified vector diagram relating to the electric machine of FIG. 2, after correction of the error of the resolver
  • FIG. 4 schematically represents an adjustment bench for implementing the method for adjusting a resolver of an electric machine according to the invention
  • Figure 5 is a block diagram describing the method of adjusting a resolver of an electric machine according to the invention.
  • Park transforms is conventional in the art and current controllers for regulating the current (thus the torque) of self-driven synchronous electrical machines built on this basis. are available in the state of the art.
  • FIG 1 we see a simplified diagram of an installation for measuring the stall error of a resolver 160 of an electric machine 10. It can be seen that the measuring installation comprises a current variator 5 to power the stator main.
  • the drive is designed to exploit Park transformations well known to those skilled in the art.
  • the drive receives current instructions Conslq and Consld; it comprises summers 51 receiving at the non-inverting input said current setpoints Cons1q and Cons1d and inverting input values called Mesld and Meslq which will be seen below how they are obtained.
  • the variator comprises lines on which the discrepancies between said current setpoints Cons1q and Consld and the so-called Mesld and Meslq values, namely the so-called sld and slq values, circulate. These lines result in the input of current regulators PI (integral proportional) 52 delivering voltages, respectively the voltages Uq and Ud. Note that the means of action of the current regulators PI 52 are the voltages Uq and Ud but these are in fact current regulators which have the effect of respecting said current instructions Conslq and Consld.
  • a first computing unit 53 comprising the elements and programs for performing an inverse Park transform on the basis of the Uq and Ud voltages at the output of the PI current regulators 52, and on the basis of the measure the rotor angle cc r obtained as shown below.
  • the first computing unit 53 is able to deliver electrical voltage setpoint signals, respectively PWM A , PWM B and PWM C , to be able to generate a system. balanced three-phase AC voltages.
  • a power stage 54 receives the PWM instructions A , PWM B and PWM C from the first calculation unit 53; it also receives a power line on which electrical energy is available in the form of DC-DC direct voltage.
  • the power stage 54 is able to generate a balanced three-phase voltage system, respectively U A , U B and Uc, for supplying each of the phases A, B and C of the electrical machine 10.
  • the current controller 5 also comprises a signal processing unit 56 for transforming the electrical signals received from the resolver stator 160 to measure angle ⁇ m .
  • the current controller 5 comprises a second computing unit 58 comprising elements and programs for performing a direct Park transformation. From the currents measured on each of the phases, respectively the measurements Mes I A , Mes 1 ⁇ 2 and Mes le and the rotor angle a r , as known per se by those skilled in the art, the second calculation unit 57 delivers the said Mesld and Meslq values.
  • the current converter 5 further comprises a PI 60 voltage regulator, PI type (integral proportional), delivering an angle a c for correcting the calibration error by regulating a setpoint value for the voltage Ud
  • PI 60 voltage regulator
  • PI type integrated proportional
  • the voltage Ud is fed to the inverting input of an adder 59, which receives as a non-inverting input a setpoint ConsUd.
  • the voltage difference sUd supplies the voltage regulator PI 60.
  • Figure 2 This is a vector diagram, resulting from a direct Clark transformation, of an electrical machine operating at zero (zero current) and whose resolver has a wedge angle error. c o.
  • the machine rotates at such a speed that it generates an electromotive force E. Therefore, to control a zero current, the current converter 5, in which the voltage regulator PI 60 is deactivated, generates a voltage U exactly identical in phase. and amplitude to the force
  • This voltage U breaks down into voltages Ud and Uq on the two respective axes d and q of the Park mark. If there is a calibration error, ie aco not equal to zero, the component Ud is present. If there is no calibration error, either CCcO zero, the component ⁇ Ud is zero, the component Uq is equal to the voltage 3 ⁇ 4 itself equal to the electromotive force E, all these voltages being in phase with the axis q of the Park mark: this is the case of Figure 3.
  • the procedure is as follows.
  • the main rotor of the electric machine which is mechanically free, is rotated by injecting appropriate currents through the variator (described above and illustrated in FIG. 1) until a certain speed of rotation is achieved.
  • this speed must be large enough for the Ud and Uq voltage determination dispersions by the PI current regulators 52 to be sufficiently small compared with the amplitude of the electromotive force E created by the rotation.
  • the current setpoints - Conslq and Consld - are set to 0. This results in a deceleration of the rotor of the electric machine, "coasting".
  • the output of the current regulators PI 52 (in the drawing, the current regulators PI 52 for the current Iq and respectively for the current Id) which are respectively the voltages Uq and Ud will take the necessary value to exactly compensate the electromotive force of the electric machine and thus effectively cancel the current in the electric machine.
  • the Ud component should be zero.
  • the installation allows, thanks to the voltage regulator PI 60, to perform a software correction of the angle given by the resolver measurement to allow the drive to operate with the right reference rotor position measurement. Under these conditions where the drive would operate with the correct rotor position measurement reference, there would be a zero Ud voltage.
  • the regulation of the voltage Ud is controlled so as to reach zero while the speed of rotation of the main rotor of the machine is still greater than a predetermined threshold. It is the accuracy of the measurement because the voltage on the axis d, for a stall error, will be even greater than there is electromotive force at the terminals of the electric machine.
  • the steps consisting of (i) applying to the main stator a current setpoint until the machine is repeated are repeated.
  • a first rough estimate of the calibration error obtained for example by injecting constant currents in two phases of the main stator to obtain an equilibrium position of the resolver rotor and compare this equilibrium position to the theoretical alignment position for this current injection.
  • This coarse calibration allows us to apply current setpoints, respectively Conslq and Consld, capable of providing sufficient torque to start the motor at a sufficient speed and in the right direction of rotation, a prerequisite for applying the method of measure of the angle a c o, more precise and more direct, which has been explained previously.
  • FIG. 4 shows a bench 1 for correcting the stall error of a resolver of an electric machine.
  • Each pulse of the pulse train of step (c) above results in rotating the resolver rotor by a predetermined angle.
  • the pulses and the predetermined angle can be determined experimentally.
  • the electric machine develops a motor rotation torque but, as the resolver rotor is mechanically locked relative to the resolver stator, and as the magnitude of the torque exceeds the torque due to the friction of the resolver rotor 162 on its support, that is to say on the bearing surface of the shaft 31 intended to receive said resolver rotor 162, a sliding is effected, that is to say a forced rotation of the resolver rotor 162 by This is how the adjustment of the resolver rotor 162.
  • the number of pulses is calculated by dividing the position angle error by said predetermined angle. Preferably, said predetermined angle is reduced at each iteration of the adjustment process.
  • the bank 1 receives and immobilizes (by means not shown) the synchronous electric machine 10 to correct.
  • This machine comprises a main stator (not shown) and a main rotor (not shown) rotating relative to the main stator and mounted on a shaft 31 which shows a splined end intended to be coupled with a mechanism driven by or driving the electric machine.
  • This machine comprises a resolver stator 164 and a resolver rotor 162.
  • the end of the shaft 31 opposite the corrugated end has a shoulder against which the resolver rotor 162 engages.
  • a friction ring 202 which, while allowing a relative rotation slip if the applied torque is sufficiently high, immobilizes the resolver rotor 162 on the shaft 31 to the service requests, ie in normal operation. It is one technological means among others to immobilize a resolver rotor on the shaft of the electric machine to service stresses while retaining an ability to adjust the azimuth resolver rotor.
  • the end face of the resolver rotor is provided with two blind holes 209 and 210.
  • the bench 1 for correcting the stall error also comprises a locking member 4 which comprises a head 41 having two studs 42 shaped and positioned relative to each other to be inserted into the holes blind pins 209 and 210.
  • the pins 42 are mounted on the head 41 in an elastic manner, allowing them to sink somewhat into it if we press their end by a parallel movement to the axis of the rotor 31.
  • the head 41 is mounted on an actuator 40 centered on the axis of the rotor 41 and capable of moving the head 41 in the direction of the axis of the rotor 31 to bring the head 41 closer to or away from the resolver rotor 162, and able to rotate around the axis of the rotor 31 the head 41 so that, by combining a rotational movement of the head 41 and a translational movement thereof, the pins 42 can engage with the blind holes 209 and 210.
  • the locking member 4 finally has a brake 43 allowing immobilize the actuator 40 and thus the head 41.
  • FIG. 5 is a block diagram describing the method of adjusting a resolver of an electric machine according to the invention.
  • a bank 1 for correcting the calibration error according to the invention preferably comprises a controller for automating operations.
  • Such an automaton contains in memory the parameters making it possible to treat a whole range of electrical machines.
  • the operator selects the type of machine installed on the bench: we see a first block 61 of "program selection" selecting a program adapted to the electric machine to be adjusted. This program automatically links the operations described below.
  • a block 62 of "measuring offset a c o" making a measurement preferably by means of a measurement system comprises a current controller 5 and a voltage regulator PI 60 delivering an angle a c o measurement of the calibration error, as explained above.
  • a test block 63 checking if a c o (the resolver rotor position error) is less than a pre-established tolerance, here equal to 0.1 °. If this is the case, the resolver setting is complete (exit to the "end" status). If this is not the case, the program goes through block 64 "blocking rotation of the resolver": referring to FIG.
  • this action consists in first controlling a fast approach of the head 41 towards the resolver rotor 162, then a slow approach on the last millimeters. Once in contact, it controls a rotation of the head 41 until the pins 42, by their elastic mounting on the head 41, are inserted spontaneously into the blind holes 209 and 210.
  • the resolver rotor 162 is then secured to the head 41, itself secured to the actuator.
  • the actuator is then immobilized by the brake 43, which immobilizes the head 41 and therefore also the resolver rotor 162.
  • this operation is to supply the main stator of the electric machine to perform torque pulses, for a given time, by appropriately controlling the drive of the machine. electric, as explained above. Then it is linked by the block 66 of "resolver rotor release” which consists of releasing the brake 43 and rolling back the head 41. A new measurement is then made, by returning to the block 62 of "offset measurement a c o", until the resolver rotor is seated within the agreed tolerance.
  • the final assembly of the electrical machine can generally be carried out by mounting a protective cover such as that described for example in the aforementioned WO 2010/026159 patent. .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

L'installation comporte une première unité de calcul 53 permettant d'effectuer une transformée de Park inverse sur la base des tensions Uq et Ud en sortie des régulateurs de courant PI 52, délivrant des signaux de consigne de tension électrique PWMA, PWMB et PWMC entrant dans un étage de puissance 54, alimenté par une ligne sur laquelle est disponible une tension continue Ubus-dc. L'étage de puissance 54 génère un système de tensions triphasé UA, UB et UC, alimentant la machine électrique 10. L'installation comporte une unité de traitement de signaux 56 donnant une mesure d'angle am. Une seconde unité de calcul 58, à partir des courants des phases Mes IA, Mes IB et Mes lC et de l'angle rotor ar, délivre les valeurs MesId et MesIq utilisées par la première unité de calcul 53. Un régulateur de tension PI 60 délivre un angle ac pour corriger l'erreur de calage en régulant une valeur de consigne pour la tension Ud.

Description

Installation et procédé de mesure de décalage de l'angle d'un résolveur
dans une machine électrique synchrone
DOMAINE DE L 'INVENTION
[0001] La présente invention est relative aux machines électriques tournantes. La présente invention vise plus particulièrement les machines électriques tournantes pourvues d'un résolveur (ou resolver), ou de tout autre capteur permettant de mesurer une position angulaire absolue, et la présente invention se rapporte au réglage initial de ce capteur, par exemple un résolveur.
ET A T DE LA TECHNIQUE
[0002] Lorsque l'arbre d'une machine électrique est équipé d'un résolveur, il entraîne le rotor du résolveur qui produit à la sortie des enroulements de son stator un ensemble de signaux électriques alternatifs dont les caractéristiques d'amplitude relative reflètent fidèlement et instantanément la position angulaire du rotor de la machine. Dans une machine électrique auto pilotée, ce signal est utilisé pour asservir le courant dans les enroulements du stator au maintien d'un écart angulaire optimum (typiquement en quadrature) entre le champ magnétique tournant dans le stator et le champ magnétique engendré entre les pôles du rotor.
[0003] Comme exemple d'une telle machine électrique tournante, on peut citer la demande de brevet WO 2010/026159. Ladite machine électrique tournante comprend un stator comprenant un circuit magnétique statorique qui constitue la partie active du stator. Ce circuit magnétique est parcouru par des encoches qui débouchent dans chacune de ses faces terminales. Les encoches sont remplies par des conducteurs qui forment des enroulements dans le circuit magnétique. Au sortir des encoches dans chaque face extrémité axiale du circuit magnétique, les conducteurs sont repliés en formant des enroulements pour passer d'une encoche à la suivante. Les raccordements des enroulements entre elles sont organisés pour former des bobines d'induction. Les extrémités des conducteurs d'enroulement qui sont destinées à se raccorder électriquement avec un connecteur ou un boîtier de raccordement approprié. Les références ci-dessous sont celles utilisées dans la demande de brevet WO 2010/026159 précitée. Les références revoyant aux dessins reprises ci-après sont celles utilisées dans la demande de brevet précitée. Cette machine électrique comporte un résolveur 160 monté à une extrémité axiale de la machine. Le résolveur 160 comprend un stator de résolveur 164 fixé et centré axialement dans un logement à l'intérieur de la carcasse et un rotor de résolveur 162 monté sur l'arbre 31 du rotor de la machine, en regard du stator résolveur. Le stator de résolveur 164 est bloqué dans une position fixe axialement et angulairement dans ledit logement. Le dispositif de montage comporte un palier de réglage en rotation de la position angulaire du rotor résolveur 162 sur l'arbre du rotor machine 31 et une bague de friction 202 permettant de maintenir le rotor de résolveur 162 immobile sur l'arbre 31 du rotor de la machine dans une position angulaire choisie.
[0004] L'état de la technique connaît aussi, par les documents US 2006/125439 ou EP 1 796 257 Al, une machine électrique équipée d'un résolveur. Il est proposé de déterminer l'erreur de calage du résolveur par calcul. Dans le document US 2006/125439, le calcul fait appel à un estimateur de différence de phase utilisant des paramètres de la machine électrique. Cependant, les paramètres de la machine sont par nature variables, notamment en fonction de la température, et de manière non linéaire de l'état de saturation du circuit magnétique. Dans le document EP 1 796 257 Al, l'estimation de l'erreur d'angle que donne le résolveur fait appel à différents traitements des signaux de phases de la machine électrique. A partir de la position du rotor, éventuellement corrigée, ce document décrit un étage de pilotage de la machine électrique. De telles approches ne sont donc pas précises et sont très gourmandes en temps de calcul.
[0005] Dans une machine synchrone, par exemple triphasée, à aimant permanents, le couple produit dépend de l'interaction entre le flux rotorique et le flux statorique. Le flux rotorique étant produit par les aimants permanents, on règle le couple par le réglage du flux statorique pour lequel deux paramètres sont accessibles : l'amplitude du flux, réglée elle-même par l'amplitude des courants du système triphasé d'alimentation, et la phase du flux statorique par rapport au flux rotorique. Cette phase est elle-même réglée par la phase des courants statoriques. A amplitude courant donnée, le couple maximum est obtenu lorsque le flux rotorique est, à peu de chose près, en quadrature de phase par rapport au flux statorique. L'amplitude des courants est asservie grâce à des régulateurs qui utilisent les mesures de capteurs de courant.
[0006] Pour pouvoir régler exactement la phase des courants, il est nécessaire de connaître la position du rotor moteur (donc du flux rotorique) par rapport au bobinage statorique. C'est la fonction du résolveur qui est un capteur permettant de mesurer la position absolue du rotor de résolveur sur un tour électrique. Un résolveur est lui- même constitué d'un stator et un rotor. L'indication de la mesure dépend de la position relative entre stator résolveur et rotor résolveur. A position de référence donnée entre rotor machine et stator machine correspond une valeur de référence, par exemple zéro, pour la mesure de la position rotorique. Le résolveur ayant pu être installé de manière angulaire quelconque sur la machine, il existe une différence entre l'indication de la mesure résolveur et la valeur de référence de la position rotorique. Appelons cette différence « erreur de calage résolveur ». Il est nécessaire de connaître cette erreur de calage résolveur pour connaître exactement la position du flux rotorique machine et donc pouvoir optimiser le pilotage de la machine. Lorsque cette erreur de calage résolveur est connue, il existe deux solutions pour s'en affranchir : soit une compensation logicielle, soit un réglage mécanique de la position relative entre rotor de résolveur et stator résolveur de manière à ce que l'indication de la mesure soit effectivement zéro. Appelons cette opération respectivement le calage logiciel du résolveur et le calage mécanique du résolveur de la machine électrique.
[0007] Pour le pilotage de la machine électrique et par convention, la référence angulaire « zéro degré » de la position absolue du rotor de la machine sur un tour électrique intervient lorsque les pôles rotoriques de la machine (sachant qu'il peut y avoir une ou plusieurs paires de pôles au rotor, par exemple très souvent trois paires de pôles dans des machines à hautes performances, ce qui définit alors trois tours électriques pour un tour mécanique) sont alignés sur les axes respectifs du bobinage de la phase A, c'est-à-dire l'une des phases du stator, dont on connaît bien évidemment la position spatiale par la construction des bobinages. Pour cette position relative particulière entre le rotor de la machine électrique et le stator de la machine électrique, il est donc nécessaire de régler mécaniquement la position relative entre rotor de résolveur et stator résolveur de manière à ce que l'indication de la mesure soit effectivement zéro. Appelons cette opération le calage du résolveur de la machine électrique.
[0008] Cette opération de calage présente l'avantage que l'on peut alors, dans un objet industriel utilisant une telle machine électrique et fabriqué en série comme une automobile (par exemple la machine électrique est un moteur dans une chaîne de traction électrique), changer la machine électrique sans devoir procéder à des ajustements de paramètres dans le logiciel de pilotage, au bénéfice de la facilité de la maintenance de ces véhicules.
[0009] L'objectif de l'invention est de proposer des moyens utiles pour procéder à ce calage du résolveur de façon automatique et précise.
EXPOSE DE L 'INVENTION
[0010] L'action de calage du résolveur nécessite deux actions : il faut pouvoir mesurer l'erreur de calage du résolveur et il faut pouvoir mécaniquement régler la position relative entre stator et rotor résolveur pour ramener cette erreur de calage résolveur à zéro. [0011] En supposant connue l'erreur de calage résolveur, c'est à dire l'écart d'azimut du rotor de résolveur, la correction de l'erreur de position peut se faire en bloquant le rotor résolveur et en donnant un train d'impulsions avec la machine électrique elle-même pour faire tourner le rotor résolveur sur l'arbre de la machine électrique. [0012] Ainsi, il est décrit ci-dessous un procédé de réglage d'un résolveur d'une machine électrique, la machine électrique comportant un stator principal et un rotor principal, le rotor principal étant agencé sur un arbre monté tournant par rapport au stator principal, le résolveur de ladite machine comprenant un stator de résolveur et un rotor de résolveur, le stator de résolveur étant monté sur un support solidaire du stator principal et le rotor de résolveur étant monté sur un support solidaire dudit arbre, le stator de résolveur et le rotor de résolveur étant montés en regard l'un de l'autre et proche d'une extrémité axiale de ladite machine, le rotor de résolveur étant l'élément réglable du résolveur et étant monté par friction sur son support de sorte que sa position angulaire relative par rapport à son support peut être modifiée pour réglage en exerçant un couple entre ledit rotor de résolveur et son support, le procédé comportant les étapes suivantes :
(i) bloquer le rotor de résolveur par rapport au stator de résolveur,
(ii) alimenter le stator principal pour que la machine électrique développe un couple de correction permettant de faire tourner le rotor de résolveur par rapport à l'arbre de la machine d'un angle de correction prédéterminé.
[0013] Revenant à l'erreur de calage résolveur, sous un premier aspect, l'invention propose une installation de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique, la machine électrique comportant un stator principal et un rotor principal, le rotor principal étant agencé sur un arbre monté tournant par rapport au stator principal, le résolveur de ladite machine comprenant un stator de résolveur et un rotor de résolveur, le stator de résolveur étant monté sur un support solidaire du stator principal et le rotor de résolveur étant monté sur un support solidaire dudit arbre, le stator de résolveur et le rotor de résolveur étant montés en regard l'un de l'autre, l'installation de mesure comportant un variateur de courant pour alimenter le stator principal, ledit variateur recevant la mesure d'angle am délivrée par le résolveur, ledit variateur comportant des régulateurs de courant, de préférence de type PI (proportionnel intégral, recevant des courants de consigne Id et Iq, délivrant des tensions Uq et Ud alimentant une unité de calcul effectuant une transformation de Park inverse pour appliquer aux bobinages statoriques du stator principal des consignes de courant et de tension appropriées, ledit variateur comportant un régulateur de tension, de préférence de type PI (proportionnel intégral) raccordé à l'un des régulateurs de courant et à une entrée donnant une consigne de tension ConsUd, ledit régulateur de tension régulant une tension Ud et délivrant un angle ac de mesure de l'erreur de calage, l'angle ac étant ajouté à la mesure d'angle am délivrée par le résolveur pour obtenir l'angle résolveur ar utilisé par le variateur.
[0014] Sous un autre aspect, l'invention propose un procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique, la machine électrique comportant un stator principal et un rotor principal, le rotor principal étant agencé sur un arbre monté tournant par rapport au stator principal, le résolveur de ladite machine comprenant un stator de résolveur et un rotor de résolveur, le stator de résolveur étant monté sur un support solidaire du stator principal et le rotor de résolveur étant monté sur un support solidaire dudit arbre, le stator de résolveur et le rotor de résolveur étant montés en regard l'un de l'autre, le procédé utilisant un variateur de courant pour alimenter le stator principal, ledit variateur recevant la mesure d'angle am délivrée par le résolveur et recevant des courants de consigne Id et Iq alimentant une unité de calcul effectuant une transformation de Park inverse pour appliquer aux bobinages statoriques du stator principal des consignes de courant et de tension appropriées, ledit variateur comportant un régulateur de tension, de préférence de type PI (proportionnel intégral) régulant une tension Ud et délivrant un angle ac de correction ajouté à la mesure d'angle am délivrée par le résolveur pour obtenir l'angle résolveur ar utilisé par le variateur, le procédé comportant les étapes suivantes :
(i) appliquer au stator principal une consigne courant jusqu'à ce que la machine électrique atteigne une vitesse de rotation prédéterminée,
(ii) appliquer au stator principal une consigne de courant nulle,
(iii) réguler la tension Ud en faisant varier l'angle ac de correction et enregistrer la valeur de l'angle ac = aco lorsque la tension Ud est à zéro.
[0015] Ainsi l'invention permet de réaliser, de façon automatique, une mesure de l'erreur de calage du résolveur. Précisons que lorsque le présent mémoire parle d'un résolveur, il faut comprendre tout autre capteur permettant de mesurer une position angulaire absolue du rotor d'une machine électrique.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une réalisation de l'objet de l'invention : la figure 1 est un schéma simplifié d'un variateur dans un banc d'étalonnage permettant la mise en œuvre du procédé de mesure du décalage d'un résolveur d'une machine synchrone auto-pilotée, selon l'invention ; la figure 2 est un schéma vectoriel simplifié se rapportant à une machine électrique en rotation à vide (courant nul) dont le résolveur comporte une erreur de calage du résolveur ; la figure 3 est un schéma vectoriel simplifié se rapportant à la machine électrique de la figure 2, après correction de l'erreur de calage du résolveur ; la figure 4 représente de façon schématique un banc de réglage pour la mise en œuvre du procédé de réglage d'un résolveur d'une machine électrique selon l'invention ; la figure 5 est un schéma fonctionnel décrivant le procédé de réglage d'un résolveur d'une machine électrique selon l'invention.
DESCRIPTION D 'UN EXEMPLE DE REALISA TION
[0017] Exposons tout d'abord comment on peut procéder à la mesure de l'erreur de calage du rotor du résolveur. [0018] Selon une démarche classique, on injecte un courant constant par exemple dans deux phases du bobinage statorique. Le rotor, qui doit être libre en rotation, prend alors une position d'équilibre bien définie, le flux rotorique s'alignant naturellement avec le flux statorique produit. Pour cette position d'équilibre du rotor, on sait quelle devrait être l'indication de la mesure de position par le résolveur et on peut donc en déduire l'erreur entre cette mesure visée et la mesure courante. C'est cette erreur qu'il faudra annuler par l'opération de calage résolveur.
[0019] Cette méthode présente cependant les inconvénients suivants. Il est nécessaire d'injecter des courants importants dans le stator pour obtenir une position rotorique réellement bien définie, d'où un échauffement potentiellement important au cours de la procédure de calage. Pour une machine multipolaire à p paires de pôles, il y a p tours électriques par tour mécanique, il y a donc autant de positions d'équilibre que de paires de pôles. Dans la pratique, il peut apparaître une dispersion entre ces différentes positions due par exemple à la dispersion de fabrication ou aux tolérances mécaniques. Pour optimiser le calage d'un résolveur, il serait donc nécessaire de refaire une mesure de l'erreur, suivant la méthode exposée ci avant, pour chacune des positions d'équilibre correspondant à chacun des tours électriques. Cette démarche est très longue.
[0020] La technique proposée par l'invention et exposée ci-dessous exploite une méthode mathématique bien connu de l'homme du métier, à savoir la transformée dite « de Park », directe (pour passer d'un repère triphasé (A ; B ; C) lié au stator à un repère tournant biphasé (d ; q) en connaissant également la position angulaire Θ = Cût + ccO du rotor machine par rapport au stator, ou la transformée de Park inverse pour passer du repère de Park (d ; q) au repère triphasé (A ; B ; C). L'utilisation de telles transformées est classique dans le métier et des variateurs de courant pour réguler le courant (donc le couple) de machines électriques synchrones auto-pilotées construits sur cette base sont disponibles dans l'état de la technique.
[0021] A la figure 1, on voit un schéma simplifié d'une installation de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur 160 d'une machine électrique 10. On voit que l'installation de mesure comporte un variateur de courant 5 pour alimenter le stator principal. Le variateur est conçu pour exploiter les transformations de Park bien connues de l'homme du métier. On voit que le variateur reçoit des consignes de courant Conslq et Consld ; il comporte des sommateurs 51 recevant en entrée non inverseuse lesdites consignes de courant Conslq et Consld et en entrée inverseuse des valeurs dites Mesld et Meslq dont on verra ci-dessous comment elles sont obtenues. En sortie des sommateurs 51 , le variateur comporte des lignes sur lesquelles circulent les écarts entre lesdites consignes de courant Conslq et Consld et les valeurs dites Mesld et Meslq, à savoir les valeurs dites sld et slq. Ces lignes aboutissent à l'entrée de régulateurs de courant PI (proportionnel intégral) 52 délivrant des tensions, respectivement les tensions Uq et Ud. Remarquons que les moyens d'action des régulateurs de courant PI 52 sont les tensions Uq et Ud mais ce sont en fait des régulateurs de courant qui ont pour effet de respecter lesdites consignes de courant Conslq et Consld.
[0022] On voit ensuite une première unité de calcul 53 comportant les éléments et les programmes permettant d'effectuer une transformée de Park inverse sur la base des tensions Uq et Ud en sortie des régulateurs de courant PI 52, et sur la base de la mesure de l'angle rotor ccr obtenue comme indiquée ci-dessous. Sur ces bases, comme bien connu en soi par l'homme du métier, la première unité de calcul 53 est à même de délivrer des signaux de consigne de tension électrique, respectivement PWMA, PWMB et PWMC, pour pouvoir générer un système de tensions alternatives triphasé équilibré. Un étage de puissance 54 reçoit les consignes PWMA, PWMB et PWMC issues de la première unité de calcul 53 ; il reçoit également une ligne de puissance sur laquelle l'énergie électrique est disponible sous forme de tension continue Ubus-dc. Sur ces bases, l'étage de puissance 54 est à même de générer un système de tensions triphasé équilibré, respectivement UA, UB et Uc, pour alimenter chacune des phases A, B et C de la machine électrique 10. Des capteurs de courant 55 mesurent les courants de chacune des phases, délivrant respectivement les valeurs Mes IA, Mes ½ et Mes le. Remarquons que, lorsque la machine électrique est équilibrée, il est possible de n'utiliser que deux mesures, par exemple les mesures des courants IA et IB et de calculer le courant Ic = -(IA + ½)· [0023] Le variateur de courant 5 comporte aussi une unité de traitement de signaux 56 permettant de transformer les signaux électriques reçus du stator de résolveur 160 en mesure d'angle am. On voit encore un sommateur 57 recevant en entrée non inverseuse la mesure d'angle am délivrée par l'unité de traitement 55 et, en entrée inverseuse, un angle ac de mesure de l'erreur de calage obtenue comme expliqué ci-dessous. Dans le sommateur 57 l'angle ac est retranché de la mesure d'angle am délivrée par le résolveur pour obtenir l'angle rotor ar utilisé par le variateur.
[0024] Enfin, le variateur de courant 5 comporte une seconde unité de calcul 58 comportant les éléments et les programmes permettant d'effectuer une transformée de Park directe. A partir des courants mesurés sur chacune des phases, respectivement les mesures Mes IA, Mes ½ et Mes le et de l'angle rotor ar, comme connu en soi par l'homme du métier, la seconde unité de calcul 57 délivre lesdites valeurs Mesld et Meslq. [0025] Selon une caractéristique remarquable de l'invention, le variateur de courant 5 comporte encore un régulateur de tension PI 60, de type PI (proportionnel intégral), délivrant un angle ac destiné à corriger l'erreur de calage en régulant une valeur de consigne pour la tension Ud. La tension Ud est amenée à l'entrée inverseuse d'un sommateur 59, qui reçoit en entrée non inverseuse une consigne ConsUd. En sortie du sommateur 59, l'écart de tension sUd alimente le régulateur PI de tension 60.
[0026] Le fonctionnement de l'installation est le suivant. Observons d'abord la figure 2. Celle-ci est un schéma vectoriel, résultant d'une transformation de Clark directe, d'une machine électrique fonctionnant à vide (courant nul) et dont le résolveur comporte une erreur de calage d'angle aco. La machine tourne à une vitesse telle qu'elle génère une force électromotrice E. Dès lors, pour asservir un courant nul, le variateur de courant 5, dans lequel le régulateur PI de tension 60 serait désactivé, génère une tension U exactement identique en phase et amplitude à la force
-> -> → -> électromotrice E. Cette tension U se décompose en tensions Ud et Uq sur les deux axes respectifs d et q du repère de Park. S'il existe une erreur de calage, soit aco différent de zéro, la composante Ud est présente. S'il n'y a pas d'erreur de calage, soit CCcO nul, la composante~Ud est nulle, la composante Uq est égale à la tension ¾ elle- même égale à la force électromotrice E, toutes ces tensions étant en phase avec l'axe q du repère de Park : c'est le cas de la figure 3.
[0027] On procède en pratique de la façon suivante. On lance le rotor principal de la machine électrique, qui est libre mécaniquement, en rotation en injectant des courants appropriés grâce au variateur (décrit ci-dessus et illustré à la figure 1) et ce jusqu'à atteindre une certaine vitesse de rotation. Pour que la procédure soit précise, cette vitesse doit être suffisamment importante pour que les dispersions de détermination des tensions Ud et Uq par les régulateurs de courant PI 52 soient suffisamment faibles devant l'amplitude de la force électromotrice E créée par la rotation. Lorsque la vitesse de rotation voulue est atteinte, les consignes de courant - Conslq et Consld - sont fixées à 0. Il s'en suit une décélération du rotor de la machine électrique, « en roue libre ». Dans cette phase de décélération, la sortie des régulateurs de courant PI 52 (sur le dessin, les régulateurs de courant PI 52 pour le courant Iq et respectivement pour le courant Id) qui sont respectivement les tensions Uq et Ud vont prendre la valeur nécessaire pour compenser exactement la force électromotrice de la machine électrique et ainsi effectivement annuler le courant dans la machine électrique. Comme dit précédemment, dans cette situation, pour une erreur de calage nulle, la composante Ud devrait être nulle. [0028] L'installation permet, grâce au régulateur PI de tension 60, d'effectuer une correction logicielle de l'angle donné par la mesure résolveur pour permettre au variateur de fonctionner avec la bonne référence de mesure de position rotorique. Dans ces conditions où le variateur fonctionnerait avec la bonne référence de mesure de position rotorique, on aurait une tension Ud nulle. Dès lors, si on impose cette consigne ConsUd=0 à l'entrée du sommateur 59, celui-ci envoie au régulateur PI de tension 60 un écart de tension sUd qui représente l'opposé de la tension Ud . Pendant la phase de décélération, d'une façon itérative (mais quasi continue puisque la période d'itération est de l'ordre de 10 ms), le régulateur PI de tension 60 va faire varier l'angle ac pour réduire l'écart de tension sUd. Lorsque l'écart de tension sUd est nul, on obtient l'angle ac = aco, valeur qui est alors mémorisée et qui représente l'erreur de calage à corriger mécaniquement ultérieurement (ou bien entendu toujours par - In ¬ correction logicielle en stockant par exemple cette valeur de correction en mémoire non volatile). Dans cet état, c'est-à-dire après la correction logicielle de l'erreur de calage du résolveur par le régulateur PI de tension 60, le fonctionnement de la machine électrique est représenté par la figure 3. Le vecteur tension U est aligné avec l'axe q et vaut Uq, la tension Ud étant nulle.
[0029] De préférence, il faut avoir obtenu une mesure de l'erreur de calage bien avant que la vitesse du rotor ne s'annule, et ceci pour avoir une force électromotrice suffisante. En pratique, la régulation de la tension Ud est pilotée de façon à atteindre zéro alors que la vitesse de rotation du rotor principal de la machine est encore supérieure à un seuil prédéterminé. Il en va de la précision de la mesure car la tension sur l'axe d, pour une erreur de calage, sera d'autant plus grande qu'il y a de force électromotrice aux bornes de la machine électrique.
[0030] Suivant une caractéristique remarquable de l'invention, le procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique se termine donc en régulant la tension Ud en faisant varier l'angle ac de correction, puis l'angle oie = eteo, est mémorisé lorsque la tension Ud est à zéro pour pouvoir procéder aux opération de correction de la position du rotor de résolveur sur l'arbre de la machine électrique car, d'un étalonnage logiciel, on veut passer à une correction mécanique de la machine électrique. [0031] De préférence, dans le procédé de mesure de l'erreur de calage d'une résolveur d'une machine électrique, on répète les étapes consistant à (i) appliquer au stator principal une consigne courant jusqu'à ce que la machine électrique atteigne une vitesse de rotation prédéterminée, (ii) appliquer au stator principal une consigne de courant nulle, et (iii) réguler la tension Ud en faisant varier l'angle ac de correction et enregistrer la valeur de l'angle ac = aco lorsque la tension Ud est à zéro, et l'on calcule la moyenne des valeurs aco obtenues. En outre et également de préférence, on répète les étapes (i), (ii) et (iii) citées ci-dessus en faisant tourner la machine électrique dans l'autre sens et l'on calcule la moyenne des valeurs aco obtenues.
[0032] De préférence, il faut faire précéder les étapes (i), (ii) et (iii) citées au paragraphe précédent d'une première estimation grossière de l'erreur de calage obtenue par exemple en injectant des courants constants dans deux phases du stator principal pour obtenir une position d'équilibre du rotor de résolveur et comparer cette position d'équilibre à la position d'alignement théorique pour cette injection de courant. On pourrait bien entendu également injecter un courant dans les 3 phases, le courant de l'une des trois phase ayant une valeur +1 et les courants des deux autres phases ayant la valeur -1/2.
[0033] Précisons que l'on utilise le même variateur de courant 5 décrit ci-dessus et illustré à la figure 1 pour envoyer un courant dans deux phases du stator afin de procéder à un premier réglage grossier comme il va être expliqué ci-dessous. Variateur de courant 5 en mode première correction, machine électrique à l'arrêt, le variateur de courant 5 injecte d'abord un faible courant dans deux phases du stator. Dans cette étape, le rotor s'aligne (par le fonctionnement électromagnétique) mais la machine électrique ne démarre pas ; sa vitesse reste nulle, il y a rotation au maximum d' 1/2 tour électrique, pour acquérir la position d'équilibre électromagnétique. Pour ce faire, sans utiliser les régulateurs de courant PI 52, on génère à l'entrée de l'étage de puissance 54 des consignes de tension fixes et opposées pour 2 phases alors que la 3eme consigne de tension est maintenue à zéro (PWMA = -PWMB et PWMC = 0). Ceci aboutit à la génération d'un courant constant dans les 2 phases A et B de la machine 10, ce courant dépendant de la consigne appliquée, de la valeur de la tension de bus de et de l'impédance du bobinage de la machine.
[0034] C'est la position al (l'une de ses p (p est le nombre de paires de pôles) positions d'équilibre possibles). Pour cette position d'équilibre rotor connue, la mesure position provenant du résolveur (via traitement numérique) devrait indiquer un angle physique cc2 correspondant à cette position avec deux phases alimentées. La différence αΟ=α2-α1 est le décalage initial du résolveur, compensé de manière logicielle. Cette méthode est assez traditionnelle et il n'est pas nécessaire de l'expliquer en détail. Ici, elle n'est utilisée que de préférence et seulement pour obtenir une première correction grossière, approximative. Indiquons simplement, en se reportant à la figure 2, que cette méthode permet de ramener le vecteur U dans une position pas trop éloignée de l'axe q. Notons que cette méthode ne traite qu'un pôle alors qu'il peut y avoir des dispersions de constructions entre pôles, qu'elle est donc très approximative tant que Γοη n'a pas traité tous les pôles, mais que l'on ne l'utilise ici que pour une premier calage grossier, à environ 10% près.
[0035] Ce calage grossier nous permet d'appliquer des consignes de courant, respectivement Conslq et Consld, capables de fournir un couple suffisant pour lancer le moteur à une vitesse suffisante et dans le bon sens de rotation, préalable indispensable pour appliquer la méthode de mesure de l'angle aco, plus précise et plus directe, qui a été expliquée auparavant.
[0036] Passons maintenant à la description de la correction de l'erreur de calage. La façon de corriger exposée ci-dessous est indépendante de la façon dont on a obtenu la mesure de l'erreur de calage, c'est-à-dire comme exposé ci-dessus ou de toute autre manière.
[0037] Précisons encore que l'on va utiliser le même variateur de courant 5 décrit ci-dessus et illustré à la figure 1 pour envoyer le train d'impulsions de correction, après l'avoir éventuellement utilisé pour un premier réglage grossier comme expliqué ci-dessus. Variateur de courant 5 en mode correction finale, le procédé comportant les étapes suivantes :
(i) bloquer le rotor de résolveur par rapport au stator de résolveur,
(ii) alimenter le stator principal pour que la machine électrique développe un couple de correction permettant de faire tourner le rotor de résolveur par rapport à l'arbre de la machine d'un angle de correction.
[0038] En outre, pour exercer le couple de correction, il est proposé de procéder selon les étapes suivantes :
(a) acquérir une mesure de l'erreur d'angle de position du rotor de résolveur par rapport au stator de résolveur, (b) calculer un train d'impulsions de couple de correction sur la base de l'erreur de position, exercer le train d'impulsions de couple de correction, (d) acquérir une nouvelle mesure de l'erreur d'angle de position du rotor de résolveur par rapport au stator de résolveur,
(e) répéter les étapes (b) à (d) précédentes jusqu'à ce que l'erreur de position soit inférieure à une tolérance préétablie.
[0039] On voit à la figure 4 un banc 1 de correction de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique. Chaque impulsion du train d'impulsions de l'étape (c) ci-dessus aboutit à faire tourner le rotor de résolveur d'un angle prédéterminé. Les impulsions et l'angle prédéterminé peuvent être déterminés de façon expérimentale. A chaque impulsion, la machine électrique développe un couple de rotation moteur mais, comme le rotor de résolveur est bloqué mécaniquement par rapport au stator de résolveur, et comme l'amplitude du couple de rotation dépasse le couple dû à la friction du rotor de résolveur 162 sur son support, c'est-à-dire sur la portée de l'arbre 31 destinée à recevoir ledit rotor de résolveur 162, on provoque un glissement, c'est-à-dire une rotation forcée du rotor de résolveur 162 par rapport à l'arbre 31. C'est ainsi que l'on effectue progressivement le réglage du rotor de résolveur 162. Le nombre d'impulsions est calculé en divisant l'erreur d'angle de position par ledit angle prédéterminé. De préférence, ledit angle prédéterminé est réduit à chaque itération du procédé de réglage. [0040] On voit à la figure 4 que le banc 1 reçoit et immobilise (par des moyens non représentés) la machine électrique synchrone 10 à corriger. Cette machine comprend un stator principal (non représenté) et un rotor principal (non représenté) tournant par rapport au stator principal et monté sur un arbre 31 dont on voit une extrémité cannelée destinée à être accouplée avec un mécanisme entraîné par ou entraînant la machine électrique. Cette machine comporte un stator de résolveur 164 et un rotor de résolveur 162. L'extrémité de l'arbre 31 opposée à l'extrémité cannelée comporte un épaulement contre lequel vient s'appliquer le rotor de résolveur 162. Entre l'arbre 31 et le rotor de résolveur 162 est logée une bague de friction 202 qui, tout en admettant un glissement relatif en rotation si le couple appliqué est suffisamment élevé, immobilise le rotor de résolveur 162 sur l'arbre 31 aux sollicitations de service, c'est en dire en fonctionnement normal. C'est un moyen technologique parmi d'autres permettant d'immobiliser un rotor de résolveur sur l'arbre de la machine électrique aux sollicitations de service tout en conservant une faculté de réglage de l'azimut du rotor de résolveur. La face terminale du rotor de résolveur est munie de deux trous borgnes 209 et 210. Là encore, il s'agit d'un moyen technologique parmi d'autres permettant de bloquer un rotor de résolveur par rapport au stator principal de la machine électrique afin de faire tourner l'arbre 31 de ladite machine électrique sans faire tourner le rotor de résolveur 162. Pour plus de détails sur ces dispositions constructives, le lecteur est invité à se reporter à la demande de brevet WO 2010/026159.
[0041] Le banc 1 de correction de l'erreur de calage comporte aussi un organe de blocage 4 qui comporte une tête 41 comportant deux picots 42 conformés et positionnés l'un par rapport à l'autre pour pouvoir s'insérer dans les trous borgnes 209 et 210. Les picots 42 sont montés sur la tête 41 d'une façon élastique, leur permettant de s'enfoncer quelque peu dans celle-ci si l'on appuie sur leur extrémité par un mouvement parallèle à l'axe du rotor 31. La tête 41 est montée sur un actionneur 40 centré sur l'axe du rotor 41 et capable de mouvoir la tête 41 dans le sens de l'axe du rotor 31 pour rapprocher ou éloigner la tête 41 du rotor de résolveur 162, et capable de faire tourner autour de l'axe du rotor 31 la tête 41 de façon à ce que, en combinant un mouvement de rotation de la tête 41 et un mouvement de translation de celle-ci, les picots 42 puissent entrer en prise avec les trous borgnes 209 et 210. L'organe de blocage 4 comporte enfin un frein 43 permettant d'immobiliser l'actionneur 40 et donc la tête 41.
[0042] La figure 5 est un schéma fonctionnel décrivant le procédé de réglage d'un résolveur d'une machine électrique selon l'invention. Précisons d'abord qu'un banc 1 de correction de l'erreur de calage selon l'invention comporte de préférence un automate permettant d'automatiser les opérations. Un tel automate comporte en mémoire les paramètres permettant de traiter toute une gamme de machines électriques. Après avoir installé la machine électrique dont il faut régler le résolveur sur le banc 1 de correction de l'erreur de calage, l'opérateur sélectionne le type de machine installée sur le banc : on voit un premier bloc 61 de « sélection programme » sélectionnant un programme adapté à la machine électrique à régler. Ce programme permet d'enchaîner automatiquement les opérations décrites ci-dessous. On voit un bloc 62 de « mesure décalage aco » effectuant une mesure de préférence au moyen d'une installation de mesure comporte un variateur de courant 5 et un régulateur PI de tension 60 délivrant un angle aco de mesure de l'erreur de calage, comme exposé ci- dessus. On voit ensuite un bloc 63 de test vérifiant si aco (l'erreur de position du rotor de résolveur) est inférieur à une tolérance préétablie, ici valant 0,1°. Si c'est le cas, le réglage d'un résolveur est terminé (sortie vers le statut « fin »). Si ce n'est pas le cas, le programme enchaîne par le bloc 64 « blocage rotation du résolveur » : se reportant à la figue 4, cette action consiste à commander d'abord une approche rapide de la tête 41 vers le rotor de résolveur 162, puis une approche lente sur les derniers millimètres. Une fois en contact, on commande une rotation de la tête 41 jusqu'à ce que les picots 42, de par leur montage élastique sur la tête 41, s'insèrent spontanément dans les trous borgnes 209 et 210. Le rotor de résolveur 162 est alors solidaire de la tête 41, elle- même solidaire de l'actionneur. L'actionneur est ensuite immobilisé par le frein 43, ce qui immobilise la tête 41 et donc aussi le rotor de résolveur 162.
[0043] Ensuite, on voit le bloc 65 de « lancement correction » : cette opération consiste à alimenter le stator principale de la machine électrique pour effectuer des impulsions de couple, pendant un temps donné, en commandant de façon appropriée le variateur de la machine électrique, comme exposé ci-dessus. On enchaîne ensuite par le bloc 66 de « libération rotor de résolveur » qui consiste à relâcher le frein 43 et faire reculer la tête 41. On procède ensuite à une nouvelle mesure, par retour au bloc 62 de « mesure décalage aco », jusqu'à ce que le rotor de résolveur soit calé dans la tolérance convenue. [0044] Une fois que le calage angulaire du rotor de résolveur est effectué, on peut procédé au montage final de la machine électrique en général en montant un capot de protection tel que ce qui est décrit par exemple dans le brevet WO 2010/026159 précité.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique, la machine électrique comportant un stator principal et un rotor principal, le rotor principal étant agencé sur un arbre (31) monté tournant par rapport au stator principal, le résolveur (160) de ladite machine comprenant un stator de résolveur et un rotor de résolveur, le stator de résolveur (164) étant monté sur un support solidaire du stator principal et le rotor de résolveur (162) étant monté sur un support solidaire dudit arbre, le stator de résolveur et le rotor de résolveur étant montés en regard l'un de l'autre, l'installation de mesure comportant un variateur de courant pour alimenter le stator principal, ledit variateur recevant la mesure d'angle am délivrée par le résolveur, ledit variateur comportant des régulateurs de courant (52) recevant des courants de consigne Id et Iq, délivrant des tensions Uq et Ud alimentant une unité de calcul effectuant une transformation de Park inverse pour appliquer aux bobinages statoriques du stator principal des consignes de courant et de tension appropriées, ledit variateur comportant un régulateur de tension (60), raccordé à l'un desdits régulateurs de courant (52) et à une entrée donnant une consigne de tension ConsUd, ledit régulateur de tension (60) régulant une tension Ud et délivrant un angle ac de mesure de l'erreur de calage, l'angle ac étant ajouté à la mesure d'angle am délivrée par le résolveur pour obtenir l'angle résolveur ar utilisé par le variateur.
2. Installation de mesure de l'erreur de calage selon la revendication 1, dans laquelle les régulateurs de courant (52) sont de type PI (proportionnel intégral).
3. Installation de mesure de l'erreur de calage selon la revendication 1, dans laquelle le régulateur de tension (60) est de type PI (proportionnel intégral)
4. Procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique, la machine électrique comportant un stator principal et un rotor principal, le rotor principal étant agencé sur un arbre (31) monté tournant par rapport au stator principal, le résolveur (160) de ladite machine comprenant un stator de résolveur et un rotor de résolveur, le stator de résolveur (164) étant monté sur un support solidaire du stator principal et le rotor de résolveur (162) étant monté sur un support solidaire dudit arbre, le stator de résolveur et le rotor de résolveur étant montés en regard l'un de l'autre, le procédé utilisant un variateur de courant pour alimenter le stator principal, ledit variateur recevant la mesure d'angle am délivrée par le résolveur et recevant des courants de consigne Id et Iq alimentant une unité de calcul effectuant une transformation de Park inverse pour appliquer aux bobinages statoriques du stator principal des consignes de courant et de tension appropriées, ledit variateur comportant un régulateur de tension régulant une tension Ud et délivrant un angle ac de correction ajouté à la mesure d'angle am délivrée par le résolveur pour obtenir l'angle résolveur ar utilisé par le variateur, le procédé comportant les étapes suivantes :
(i) appliquer au stator principal une consigne courant jusqu'à ce que la machine électrique atteigne une vitesse de rotation prédéterminée,
(ii) appliquer au stator principal une consigne de courant nulle,
(iii) réguler la tension Ud en faisant varier l'angle ac de correction et enregistrer la valeur de l'angle ac = aco lorsque la tension Ud est à zéro.
5. Procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique selon la revendication 4, dans lequel la régulation de la tension Ud est pilotée de façon à atteindre zéro alors que la vitesse de rotation du rotor principal de la machine est encore supérieure à un seuil prédéterminé.
6. Procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique selon la revendication 4, dans lequel on répète les étapes (i), (ii) et (iii) et l'on calcule la moyenne des valeurs aco obtenues.
7. Procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique selon la revendication 4, dans lequel on répète les étapes (i), (ii) et (iii) en faisant tourner la machine électrique dans l'autre sens et l'on calcule la moyenne des valeurs aco obtenues.
8. Procédé de mesure de l'erreur de calage d'un résolveur d'une machine électrique selon la revendication 4, dans lequel les étapes (i), (ii) et (iii) sont précédées d'une première estimation grossière de l'erreur de calage obtenue en injectant des courants dans deux phases du stator principal pour obtenir une position d'équilibre du rotor de résolveur et comparer cette position d'équilibre à la position d'alignement théorique pour cette injection de courant.
9. Procédé de mesure de l'erreur de calage selon la revendication 4, dans lequel le régulateur de tension (60) est de type PI (proportionnel intégral).
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