FR2485292A1 - Ensemble de conversion electromecanique d'energie a machine sans balai et son procede de commande - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ENSEMBLE DE CONVERSION ELECTROMECANIQUE D'ENERGIE, ET SON PROCEDE DE COMMANDE. SELON L'INVENTION, UN MOTEUR, AVANTAGEUSEMENT UN MOTEUR A COURANT CONTINU SANS BALAI, EST COMMANDE PAR UN MICROPROCESSEUR AYANT UN PROGRAMME ENREGISTRE AFIN QU'IL AIT PLUSIEURS MODES DE FONCTIONNEMENT. AINSI, LE FONCTIONNEMENT PEUT ETRE TEL QUE LE TRANSFERT D'ENERGIE D'UNE ALIMENTATION, TELLE QUE DES CELLULES SOLAIRES, SOIT OPTIMAL, OU TEL QUE LE RENDEMENT DU MOTEUR SOIT OPTIMAL. LE MOTEUR PEUT AUSSI FONCTIONNER AVEC REGULATION DE VITESSE ETOU DE POSITION. A CET EFFET, LES ENROULEMENTS 60 DU MOTEUR SONT COMMANDES PAR DES COMMUTATEURS 62 EN FONCTION DES SIGNAUX D'UN MICROPROCESSEUR 108 RELIE A UNE MEMOIRE PASSIVE 116. APPLICATION A LA COMMANDE DES MOTEURS A COURANT CONTINU.

Description

La présente invention concerne de façon générale le réglage de la

conversion électromagnétique d'énergie et plus précisément la commande de moteurs à courant continu sans balai dans lesquels la commutation, la vitesse et/ou la position sont commandées sous forme numérique. Les moteurs classiques à courant continu ont des

jeux d'enroulements qui sont commutés au cours du dépla-

cement relatif des parties mobile et fixe du-moteur. Cette caractéristique s'applique à la fois aux moteurs rotatifs

et linéaires.

La commutation des enroulements repose sur les

positions relatives des parties mobile et fixe du moteur.

Dans un moteur à courant continu sans balai, comprenant un rotor qui tourne à l'intérieur d'un stator, la position

du rotor par rapport au stator peut être détectée opti-

quement ou électromagnétiquement, par exemple à l'aide de sondes à effet Hall fixées au stator et placées autour

d'un disque aimanté monté sur l'arbre du rotor.

La commutation du courant dans les enroulements

d'un moteur peut être assurée par un circuit en pont.

On a déjà utilisé la modulation du courant par impulsions de largeur variable commandant la mise des transistors à l'état conducteur ou non afin d'éviter une

dissipation excessive d'énergie dans ces transistors.

On a considéré jusqu'à présent que le circuit de commande du moteur constituait une entité séparée du moteur lui-même, des circuits séparés de commande étant nécessaires à l'accomplissement de fonctions particulières

du moteur. En outre, on a utilisé habituellement des mo-

teurs séparés pour des fonctions différentes. Ainsi, il existe des moteurs-couples, des servomoteurs, des moteurs

pas à pas, etc., ayant chacun son circuit séparé de com-

mande. Ces façons de procéder, bien qu'elles soient cou-

rantes, sont néanmoins coûteuses, peu efficaces et sour-

ces de pertes.

L'ensemble de conversion électromécanique d'éner-

gie selon l'invention remédie aux inconvénients précités et présente d'autres avantages. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble de conversion d'énergie à plusieurs odes, mettant en oeuvre une machine électrique sans balai comprenant des organes de champ et bobiné, mobiles l'un par rapport à l'autre, l'organe bobiné ayant plusieurs en- roulements qui peuvent être excités. L'ensemble comporte en outre des sondes destinées à détecter un ou plusieurs paramètres représentatifs du fonctionnement du moteur, par

exemple une vitesse ou une--posi-tion. Le circuit de commu-

tation est connecté aux enroulements afin qu'il les excite sélectivement. En outre, l'ensemble comporte un organe de commande à programme mémorisé, tel qu'un micro-ordinateur ou un microprocesseur, relié aux sondes et au circuit de commutation et destiné à former des signaux de commande

du circuit de commutation en fonction des signaux prove-

nant des sondes afin que l'ensemble puisse fonctionner sui-

vant deux modes différents au moins. En outre, l'ensemble

peut être commandé par des ordres extérieurs et peut trans-

mettre une information à une entité externe, par-exemple

un ensemble de commande de niveau supérieur.-

Dans un mode de réalisation très avantageux de l'invention, une quantité minimale de matériel est utilisée

pour l'obtention d'une souplesse maximale dans-le fonction-

nement. Cette souplesse est obtenue de préférence à l'aide d'un programme mémorisé qui permet le fonctionnement d'un matériel identique ou presque suivant un certain nombre

de modes différents. Ainsi, un matériel identique ou pres-

que peut être utilisé pour une commande en fonction de la

vitesse, une commande en fonction de la position, une opti-

misation de la transmission d'énergie et/ou une optimisa-

tion du rendement. En outre, l'ensemble peut commuter d'un premier mode de fonctionnement à un autre en fonction de signaux transmis par une source extérieure ou en fonction

de signaux créés à l'intérieur.

Bien que, dans un mode de réalisation très avan--

tageux, l'inventionmetteen oeuvre un programme mémorisé, elle peut aussi être mise en oeuvre à l'aide de circuits câblés ou d'une combinaison de circuits câblés et d'un programme mémorisé. Pour simplifier la compréhension, on décrit d'abord l'invention dans son application à toute une série de modes de fonctionnement mettant en oeuvre-un circuit câblé. Ensuite, on décrit un mode de réalisation

très avantageux mettant en oeuvre un programme mémorisé.

Un premier mode de fonctionnement est la commande

d'après la vitesse. Une vitesse voulue et une vitesse me-

surée sont comparées et donnent un résultat utilisé pour le réglage du courant circulant dans les enroulements,

entre des limites prédéterminées. Le courant dans les en-

roulements est lui-même mesuré et comparé à des seuils supérieur et inférieur. L'organe de commande alimente les enroulements lorsque la valeur mesurée du courant atteint le seuil inférieur et cesse de les alimenter lorsque la

valeur mesurée atteint le seuil supérieur.

Dans un autre mode de fonctionnement, la puis-

sance maximale disponible à-une alimentation telle qu'une génératrice électrique solaire, est-déterminée, l'impédance

de sortie de la source variant aveç la température. L'or-

gane de commande fait varier le coefficient d'utilisation et en conséquence la valeur moyenne du courant transmis au

moteur. En conséquence,-la vitesse et la puissance de sor-

-tie du moteur varient avec l'impédance apparente d'entrée du moteur, afin que la puissance-consommée par le moteur soit adaptée à la puissance maximale qui peut être fournie

par la source. Plus précisément, l'organe de commande com-

pare les valeurs successives de la vitesse mesurée afin de détecter une augmentation ou réduction, cette variation résultante étant utilisée pour le changement de la durée

des impulsions et en conséquence pour le réglage de l'impé-

dance apparente du moteur et ainsi de la puissance fournie

par le moteur.

Un autre mode de fonctionnement-rend maximal le rendement de conversion électromécanique d'énergie. On

constate que la puissance maximale est transformée en tra-

vail utile lorsque le rapport du couple moteur au courant

est maximal ou voisin du maximum, ce phénomène correspon-

dant à -la valeur maximale de la force contre-électromotrice.

Ainsi, l'organe de commande n'alimente les enroulements que lorsque la force contre-électromotrice est maximale ou proche du maximum. Un autre mode de fonctionnement est la commande d'après la position. Une position voulue et une position mesurée sont comparées et le résultat est utilisé pour le réglage du courant dans les enroulements afin que l'erreur sur la position soit réduite. Là encore, le courant dans

les enroulements est comparé à des seuils supérieur et infé-

rieur, et les enroulements sont alimentés lorsque le cou-

rant atteint le seuil inférieur et cessent d'être alimentés

lorsqu'il atteint le seuil supérieur.

D'autres caractéristiques et avantages-de l'inven-

tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,

faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un ensemble de con-version électromécanique d'énergie selon l'invention; la figure 2 est un schéma en partie sous forme de diagramme synoptique d'une sonde à effet Hall utilisée dans l'ensemble de la figure 1; la figure 3 est un schéma d'un commutateur d'un circuit en pont utilisé dans l'ensemble de la figure 1;

la figure 4 est un schéma d'un circuit de détec-

tion de courant utilisé dans l'ensemble de la figure 1; la figure 5 est un graphique représentant les tensions fournies par les sondes à effet Hall utilisées dans l'ensemble de la figure 1; la figure 6 est un diagramme synoptique d'un circuit de détermination de secteur de l'ensemble de la figure 1; la figure 7 est un diagramme synoptique d'un organe de commande de l'ensemble de la figure 1; la figure 8 est un diagramme synoptique d'un circuit de mesure- de position de l'ensemble - de la figure 1; la figure 8a est un graphique représentant une forme d'onde obtenue à une borne du circuit de la figure 8 la figure 9 est un diagramme synoptique d'un circuit de sélection vitesse-position de l'ensemble de la figure 1 la figure 10 est un diagramme synoptique d'un circuit de mesure de vitesse de l'ensemble de la figure 1 la figure 11 est un diagramme synoptique d'un modulateur de courant de l'ensemble de la figure 1, utilisé lorsque le fonctionnement du moteur dépend de la commande de vitesse la figure 12 est un diagramme synoptique d'un modulateur de courant de l'ensemble de la figure 1 destiné à être utilisé lorsque le moteur doit fonctionner avec une transmission maximale d'énergie; la figure 13 est un diagramme synoptique d'un modulateur de courant de l'ensemble de la figure 1, destiné à rendre optimal le rendement de fonctionnement du moteur la figure 13a est un graphique représentant des formes d'ondes illustrant le fonctionnement du modulateur de la figure 13; et la figure 14 est un diagramme synoptique d'un ensemble de conversion électromécanique d'énergie selon

l'invention, mettant en oeuvre un micro-ordinateur numéri-

que programmé.

La figure 1 représente un ensemble 50 de conver-

sion électromécanique d'énergie comprenant un-moteur 52 à courant continu qui est relié à une source d'énergie 54 par

un circuit 56 en pont. Par exemple, le moteur 52 est un mo-

teur rotatif à courant continu sans balai ayant un rotor 58 à aimant permanent à quatre pôles et un stator ayant des enroulements triphasés 60 montés en étoile. Le circuit 56 en pont comporte six commutateurs 62 disposés par paire à

raison d'une-paire pour chacun des trois enroulements 60.

Un capteur ou sonde 64 de courant est monté entre chaque

paire de commutateurs et chaque enroulement.

Trois sondes 66 à effet Hall, repérées par les références Hl, H2 et H3, mesurent la position relative du rotor et du stator. Ces sondes sont fixées au stator-et elles sont disposées autour d'un disque aimanté 68 qui est couplé mécaniquement au rotor 58 (comme indiqué par le trait interrompu). Comme l'indique la figure 2, chaque sonde 66 à effet Hall comporte un dispositif 72 à effet Hall auquel est appliquée une tension continue de polarisation par une

source 74. Le signal de sortie du dispositif 72 est trans-

mis à l'entrée d'un amplificateur 78 qui est polarisé par des résistances 80 et 82. Le champ magnétique B du disque 68 traverse le dispositif 72 et provoque une variation sinusoïdale de sa tension de sortie. Le signal de sortie du dispositif est amplifié linéairement par l'amplificateur

78.

Comme indiqué sur la figure 3, chaque commutateur comporte un transistor 86 ayant une diode montée aux bornes de sa jonction collecteur-émetteur afin qu'elle forme un circuit pour le courant des enroulements lorsque le

transistor 86 est mis à l'état non conducteur. Une résis-

tance 90 et un condensateur 92 filtrent les courants para-

sites. Un circuit 94 de pilotage de base commande la com-

mutation du transistor 86 et il est couplé optiquement à une borne 96 de commande par une photodiode 98. L'énergie destinée au circuit 94 de pilotage de la base est transmise

par une alimentation classique (non représentée).

Comme l'indique la figure 4,-un capteur ou une

sonde 64 comprend une résistance 100 de détection du cou-

rant, ayant une faible valeur et qui crée une chute de ten-

sion proportionnelle au courant de l'enroulement, ce signal étant amplifié dans un amplificateur 102. La polarité du signal de sortie de ce dernier change lorsque le courant

circulant dans la résistance 100 change de sens.

Les trois sondes 66 à effet Hall sont espacées mécaniquement de 60 degrés le long de la périphérie du disque 68, cette position correspondant à un espacement de

degrés sur la figure 5. L'espacement mécanique de 60 de-

7 -

grés équivaut à un espacement électrique de 120 degrés du fait de la présence des quatre pôles magnétiques du disque 68. Les formes d'ondes de la figure 5 se répètent tous les

360 degrés électriques correspondant à une rotation méca-

nique de 180 degrés. Dans le cas d'un rotor à huit pôles, les formes d'ondes des sondes se répètent pour 90 degrés de rotation mécanique. Sur la figure 5, les traits gras représentent des régions quasi-linéaires-et les accolades

des secteurs de commutation.

La commutation des courants dans les enroulements

est réalisée une fois par fraction de 60 degrés élec-

triques, correspondant à un changement de courant d'enrou-

lement pour 30 degrés de rotation mécanique du rotor 58.

Le disque 68 est orienté par rapport au rotor 58 de manière qu'il transmette des signaux de commutation chaque -fois

qu'une tension d'une sonde à effet Hall passe à-zéro, c'est-

à-dire pour 60 degrés électriques si bien-que les secteurs électriques délimités par les accolades correspondent à

degrés. Dans le cas d'un moteur quadripolaire, le proces-

sus complet de commutation se répète deux fois à chaque tour du rotor 58. Comme indiqué dans la suite du présent mémoire,

l'extrémité d'un secteur est facilement détectée par compa-

raison de la tension de sortie des sondes à effet Hall

avec un signal de référence égal à 0 volt. On peut déter-

miner d'autres positions du rotor par utilisation de signaux de référence non nuls. Les traces sinusoïdales Hl-H3 de la figure 5 sont suffisamment rectilignes au voisinage de l'axe horizontal pour que la position du rotor 58 puisse être considérée comme proportionnelle à l'amplitude de la tension de Hall dans cette région. En outre, comme indiqué dans la suite du présent mémoire, la commutation d'une

trace à une autre est possible afin que des tensions quasi-

linéaires successives, représentatives de la position du

rotor, soient obtenues.

Comme indiqué sur la figure 1, l'ensemble 50 comprend des comparateurs 106 qui comparent les tensions de Hall à un signal de- référence tiré d'une borne Ai d'un organe 108 de commande (décrit dans la suite en référence à la figure 7). Les signaux de sortie des comparateurs 106 sont transmis par un commutateur 110 à un registre 112

qui conserve les valeurs des tensions de sortie du compa-

rateur. Chaque tension de sortie de comparateur est à un

niveau élevé (état logique 1) ou faible (état logique 0).

Un état 1 existe lorsque la tension de Hall est supérieure

à la référence alors qu'un état 0 existe lorsque cette ten-

sion est inférieure à la référence. Ainsi, les trois si-

lo gnaux de sortie des comparateurs, mémorisés dans le regis-

tre 112, forment un signal numérique à 3 bits en code Gray qui, comme indiqué sur la figure 5, identifie sans ambiguïté l'un des six secteurs de commutation. Le circuit 114 de sélection de secteur (décrit en référence à la figure 6) transforme le nombre contenu dans le registre 112 du code Gray en format logique normal. Un signal d'identification de secteur est transmis à la borne E du circuit 114, alors qu'un signal de changement de secteur apparatt à une borne F.

Le fonctionnement du circuit 66 en pont est com-

mandë par des signaux d'une mémoire passive 116. Celle-ci est adressée par le signal d'identification de secteur de la borne E, par un signal de commande de couple de la ligne 118 et par des signaux de commande de courant-provenant de la borne I du modulateur 120 de courant (décrit dans la

suite du présent mémoire). La mémoire passive 216 a suffi-

samment de capacité pour pouvoir contenir toutes les com-

binaisons permises de signaux pour les six bornes 96 de

commande des six commutateurs 62.

Pour faciliter la description du circuit 56 en

pont, il est commode d'identifier les commutateurs de façon plus précise par les références A à F et d'identifier aussi

les enroulements 60 par les références A à C. Ainsi, lors-

que les commutateurs 62A et-62E conduisent, le courant cir-

cule de l'enroulement 60B à l'enroulement 60A. Lorsque le rotor 58 doit tourner en sens opposé, les commutateurs62B et 62D conduisent et-le courant circule de l'enroulement A à l'enroulement 60B. La modulation par impulsions de largeur variable est assurée par réglage des périodes

pendant lesquelles les divers commutateurs conduisent.

L'organe 108 de commande transmet un signal de référence à une borne Ai, vers les comparateurs 106, et un signal de sélection de secteur par la borne Bl, vers le commutateur 1-10 afin qu'un comparateur particulier

soit sélectionné ou que tous les comparateurs soient échan-

tillonnés successivement. Le signal de référence de la borne Ai et le signal de sélection de la borne Bl de l'organe 108 de commande peuvent être transmis par un circuit incorporé à cet organe 108 ou, dans une variante, ils peuvent être simplement transmis par l'organe 108 de

commande par l'intermédiaire des bornes A2 et B2, en pro-

venance d'un circuit 122 de mesure de position (décrit plus en détail dans la suite en référence aux figures 7 et 8). Le circuit 122 de mesure de position est utilisé pour la détermination précise de la position du rotor 68 lorsque l'ensemble 50 est en mode de commande d'après la position. La fonction de mesure de position est assurée par réglage d'une valeur- du signal de référence à la borne

Ai de manière qu'elle corresponde à une valeur de la ten-

sion de Hall qui doit être atteinte à un moment ultérieur, et par transmission d'un signal aux bornes Bl-B2 en vue

de la sélection du signal convenable de sortie d'un compa-

rateur. Lorsque le niveau logique du signal à la borne D

varie, il indique ainsi que le rotor 68 a atteint la posi-

tion correspondant à la valeur du signal de référence de

la borne Al.

Un circuit 124 est aussi destiné à la mesure de la vitesse du rotor 58 lorsque l'ensemble 50 fonctionne en mode de commande d'après la vitesse. Ce circuit 124

mesure la vitesse soit par comptage des signaux de chan-

gement de secteur à la borne F, dans un-intervalle prédé-

terminé de temps, soit par comptage d'impulsions d'horloge comprises entre les signaux de changement de secteur à la borne F, avec formation de l'inverse du nombre obtenu. Le premier procédé de mesure de vitesse est avantageux dans le cas d'une rotation à grande vitesse et le second dans

le cas d'une rotation à faible vitesse.

Le circuit 126 de commande de vitesse-position

sélectionne la mesure de la position à la borne G du cir-

cuit 122 ou la mesure de vitesse à la borne M du circuit

124, et il transmet le signal reçu à la borne L du modula-

teur 120 de courant (décrit dans la suite du présent mé-

moire en référence à la figure 9). Le circuit 126 de com-

mande participe aussi à la conduite du fonctionnement de l'organe 108 de commande par transmission d'un signal à

la borne R afin que les signaux de référence et de sélec-

tion des bornes A2 et B2 ou que les signaux correspondants,

présents aux bornes AI et Bi soient appliqués aux compara-

teurs 106 et au commutateur 110. En outre, le circuit 126 de commande désigne une valeui particulière de position

ou de vitesse à la borne K, cette valeur étant transmise-

au circuit modulateur 120 et jouant le rôle de position -ou de vitesse commandée qui doit être suivie par l'ensemble 50. Comme indiqué dans la suite en référence à la figure 11, le modulateur 120 compare les quantités commandée et mesurée des bornes K et L et forme un signal de commande

de courant à la borne I, en fonction de cette comparaison.

Le signal de commande de courant-de la borne I du modulateur 120 constitue une-adresse partielle pour la mémoire passive 116 et assure la modulation par impulsions

- de largeur variable des courants circulant dans les en-

roulements 60. Cette modulation est assurée par réglage de limites supérieure et inférieure réglables d'une valeur moyenne voulue des courants dans les enroulements 60. Un signal de commande de courant à la borne I est déclenché

chaque fois que le courant mesuré à la borne J tombe au-

dessous de la limite inférieure, et est interrompu chaque fois que le courant mesuré à la borne J dépasse la limite supérieure. Le commutateur 128 est commandé-par la mémoire passive -116 afin qu'il sélectionne le capteur convenable 64 de courant et qu'il transmette la mesure du courant à

la borne J suivant les enroulements alimentés. Ainsi, lors-

que la mémoire passive 116 commute les courants dans les enroulements, elle commute aussi les signaux provenant des capteurs 64. Dans le cas de l'exemple précédent dans lequel un courant circule dans les enroulements 60A et 60B mais non dans l'enroulement 60C, le commutateur 128 assure

le couplage de la borne J soit au capteur 64A soit au cap-

-teur 64B mais pas au capteur 64C.

Comme indiqué sur la figure 6, le circuit 114 de sélection de secteur comprend une mémoire passive , des- circuits à retard 132 et 134 et des comparateurs 136 et 138. Le circuit.114 transforme le signal en code

Gray présent dans le registre 112 en signal d'identifica-

tion de secteur transmis à la borne E et en signaux de chan-

gement de secteur transmis à la borne F. Comme l'indique la figure 6, il y a deux signaux de changement de secteur, l'un indiquant un changement- de secteur gui s'accompagne d'une rotation du rotor dans le sens horaire et.l'autre

qui s'accompagne d'une rotation dans le sens anti-horaire.

Sous la commande d'une adresse transmise par le registre 112, la mémoire passive 130 transmet trois mots numériques, le premier étant une identification numérique du secteur, actuel, le second une identification numérique du secteur

suivant dans le cas ou le rotor 58 tourne dans le sens-

horaire, et le troisième une identification numérique du secteur suivant dans le cas o le rotor 58 tourne dans le

sens anti-horaire.

Le circuit 114, de même que les autres circuits représentés sur la figure 1, est commandé par des signaux de synchronisation et d'horloge provenant d'une horloge

du système, placée dans le circuit 126 de commande. Les-

comparaisons successives sont effectuées entre le secteur

actuel et chacun des secteurs suivants par les comparla-

teurs 136 et 138 sous la commande de signaux d'horloge qui sont transmis par l'horloge du système. Les circuits 1i2

132 et 134 retardentl'application des signaux correspondants-

de secteur aux comparateurs 136 et 138 afin que les signaux de sortie de ces comparateurs représentent les comparaisons du secteur actuel avec les valeurs antérieurement prévues du secteur suivant. Les impulsions d'horloge apparaissent plusieurs fois pendant chaque secteur et de nombreuses

comparaisons sont effectuées pendant chaque secteur. Lors-

qu'aucune égalité n'est déterminée dans l'un ou l'autre comparateur, un zéro logique est formé aux deux bornes de sortie et indique qu'aucun changement de secteur n'a eu lieu. Lorsqu'un changement de secteur a eu lieu dans le sens horaire, la valeur actuelle du secteur est égale à la valeur antérieurement prévue du secteur suivant dans le cas de la rotation dans le sens horaire et le comparateur 138 transmet un signal logique 1. De manière analogue, si

le changement de secteur a eu lieu dans le sens anti-

horaire, la valeur du secteuractuel est égale à la valeur antérieurement prévue du secteur suivant pour une rotation anti-horaire, et le comparateur 136 transmet un signal

logique 1.

Comme l'indique la figure 7, l'organe 108 de

commande a des bornes Ai, B1, A2, B2 et R décrites précé-

demment en référence à la figure i. Cet-organe 108 de com-

mande comporte un commutateur 140, un convertisseur numé-

rique-analogie 142, une source de signaux 144 (par exemple un codeur numérique transmettant un signal de référence

de valeur nulle)-, et un compteur 146 (qui compte modulo 3).

Ce comptage modulo 3 correspond aux trois sondes 66 de Hall de la figure 1. Comme représenté, le commutateur 140 transmet un signal de référence de la borne A2 à la borne Ai, cette référence étant utilisée par les comparateurs 106 pour la comparaison avec les formes d'ondes sinusoïdales

formées par les sondes 66 lors de la rotation du disque 68.

En outre et comme représenté, le commutateur 140 transmet un signal de sélection de sonde à effet Hall provenant de la borne B2 et transmis à la borne B1 afin qu'il commande le commutateur 110 de la figure 1 en vue de la sélection d'un comparateur 106 et de la sonde correspondante 66. Les signaux des bornes A2 et B2 sont transmis par le circuit

122 de mesure de position.

Dans l'autre position du commutateur 140, le signal de référence de la borne Ai est-transmis par la

source 44 et le signal sélecteur de la borne Bi est trans-

mis par le compteur 146. Sous la commande des signaux d'hor-

loge provenant de l'horloge du système, le compteur 146

transmet une séquence-de trois adresses destinée au com-

mutateur 110 et provoquant l'échantillonnage successif

des signaux de sortie des comparateurs 106 par ce circuit.

Le commutateur 140 est commandé par le signal de la borne

R provenant du circuit 126 de commande.

On se réfère maintenant à la figure 8 qui indique

que le circuit 122 de mesure de position comporte un comp-

teur 180, une source 182 d'un mot numérique représentant le nombre 1,un circuit sommateur 184, un registre 186, un commutateur 188, et des mémoires passives 190 et 192. La mémoire 192 transmet le signal de référence à la borne A2 et le signal sélecteur à la borne B2 sous la commande

d'une adresse provenant de la mémoire passive 190 et indi-

quant la position du rotor, en degrés électriques. Comme

l'indique la courbe 194 de la figure 8a, le signal de réfé-

rence à la borne A2 est un signal en gradins qui suit la forme d'onde sinusoïdale transmise par les sondés 66 à effet Hall lors de la rotation du rotor 58. Les valeurs du signal de référence précèdent les apparition des valeurs correspondantes de la tension de Hall. En d'autres termes, l'ensemble attend jusqu'à ce que le rotor 58 ait subi une rotation élémentaire qui élève (ou abaisse) la tension de Hall à la valeur du signal de référence. A ce moment, un comparateur 106 change d'état, indiquant ainsi que le rotor

58 a atteint une position connue particulière.

Comme indiqué sur le graphique de la figure 5, seules les régions rectilignes des tensions de Hall sont utilisées. Ainsi, sur la courbe 194 de la figure 8a, les variations par paliers des signaux de référence ne sont représentées que pendant les parties rectilignes de la trace représentant la tension de Hall. Comme représenté sur la figure 5, une trace différente de Hall est choisie au milieu de chaque secteur afin que seules les parties rectilignes soient utilisées. Cette sélection est assurée par le commutateur 110 de la figure 1, en fonction des signaux présents aux bornes Bi et B2. Comme la mémoire.

passive 192 transmet à la fois la valeur de la référence à la borne A2 et le signal de sélection à la borne B2, la sélection de la trace de Hall est coordonnée pour toutes

les valeurs du signal de référence.

Le compteur 180 transmet un nombre qui parvient

par un commutateur 188 à la mémoire passivYe 192 et consti-

tue une adresse partielle. Le reste de l'adresse est formé par le signal de vitesse de la borne M. Le nombre provenant du compteur 180 par la ligne 198 représente, mis à part un facteur d'échelle, la position- du rotor 58, transmise par la ligne 196. Ainsi, si- chaque unité du signal de la ligne 198 représente 5 degrés, un nombre.total de 72 représente 360 degrés. De manière analogue, si chaque unité du signal de la ligne 198 représente 20 degrés, un nombre égal à 18

dans cette ligne 198 représente 360 degrés. Lorsque la mé-

moire 190 forme le mot numérique représentant 360 degrés,

elle transmet aussi un signal de remise à zéro qui par-

vient à la borne de remise à zéro du compteur 180 par une ligne 200 si bien que le compteur 180 se met à zéro. Le facteur d'échelle utilisé par la mémoire passive 190 est déterminé par le signal de vitesse présent à la borne M. La mémoire 190 contient des jeux différents de mots qui peuvent apparaître dans la ligne 196, un jeu correspondant à chacune des différentes vitesses qui peuvent être choisies

à la borne M. L'utilisation de différents facteurs d'échel-

le permet l'augmentation de l'amplitude des pas du signal de référence à la borne A2 à vitesse élevée, si bien qu'il y a moins de pas par secteur à grande vitesse. Etant donné ce facteur d'échelle, la fréquence d'échantillonnage des comparateurs 106 peut rester pratiquement invariable malgré

* les variations importantes de la vitesse de rotation.

Comme le compteur 180 est remis à zéro pour cha-

que fraction de 360 degrés électriques, un second compteur 202 est destiné à compter en synchronisme avec le compteur 180, mais sans remise à zéro-périodique. De. cette manière, le nombre du compteur 202 représente la position actuelle du rotor ou d'une charge couplée mécaniquement au rotor par

un train d'engrenages.

Le compteur 180 doit pouvoir compter' et décompter

suivant le sens de rotation du rotor 58. Une valeur 1 pro-

venant de la-source 182,est soustraite du nombre de la li-

gne 198 par le circuit sommateur 184 et la différence est conservée dans le registre 186 afin que le sens convenable de comptage soit déterminé. Le commutateur 188-a ainsi le choix entre deux signaux d'entrée, le nombre de la ligne 198 et un nombre réduit d'une unité par rapport à ce nombre et provenant-du registre 186. Le commutateur 188 bascule

entre les deux signaux d'entrée sous la commande d'une li-

gne de commande de commutation qui est excitée par un bas-

culeur 204 qui bascule lui-même sous la commande des im-

pulsions d'horloge provenant de l'horloge du système. Le signal de commande de commutation transmis par la ligne

206 est retransmis par un registre 108 à la borne de com-

- mande de comptage-et de décomptage des compteurs 180 et 202.

Le signal de sortie des comparateurs des tensions de Hall, à la borne D du commutateur 110 de la figure 1,

parvient à un registre 208 sous la commande d'un commuta-

teur 216 afin que le registre soit échantillonné et accepte le signal de commande de commutation transmis par la ligne 206. La présence du signal de sortie du comparateur dans -la ligne 210 indique qu'une comparaison satisfaisante a été effectuée entre la tension de Hall et soit le signal de référence correspondant au nombre de la ligne 198 soit le

signal de référence correspondant au nombre réduit, pro-

venant du registre 186.- Le basculement entre le nombre de la ligne 198 et le nombre réduit est aussi indiqué sur la courbe 194 de la figure 8a sur laquelle la valeur de la référence oscille alternativement comme indiqué par la

trace 212 en traits interrompus. Ainsi, le signal de com-

mande de commutation présent dans la ligne 296 lorsque le signal de sortie des comparateurs des tensions de Hall est présent dans la ligne 210, représente le sens de rota- tion du rotor 58. Après introduction synchroniseedu signal de la ligne 106 dans le registre 208, les compteurs 180 et 202 compte ou décompte suivant le sens de rotation du rotor 58. Un circuit 214 à retard est disposé entre la ligne 210 et les compteurs 180 et 202 afin que ceux-ci ne progressent pas tant que le signal de commande de commutation de la ligne 206 n'a pas été introduit dans le registre 208 et que

le sens de comptage n'a pas été fixé.-

Comme indiqué par les parties quasiment recti-

lignes des courbes de la figure 5, on note que les régions qui se suivent ont des pentes qui alternent. Ainsi, un signal positif d'erreur formé avec une pente correspond à

un signal négatif d'erreur formé avec la pente suivante.

Un commutateur 216 et un circuit 218 d'inversion sont re-

présentés sur la figure 8 entre la borne D et la ligne 210

afin qu'ils compensent ce changement de polarité. Le com-

mutateur 216 sélectionne le signal de la borne D ou son

complément. Ce commutateur est commandé par la mémoire pas-

sive 192 en synchronisme avec la sélection des sondes 66 à effet Hall si bien que le signal de sortie des comparateurs des tensions de Hall de la ligne 210 a toujours la polarité convenant au chargement du registre 208 et à l'avance des compteurs 180 et 202. Le signal du comparateur transmis par la ligne 210 commande aussi en synchronisme le registre 220 afin qu'il lise le nombre présent dans le compteur 202 et

représentant la position, avant son passage au nombre sui-

vant. Un circuit d'acquisition *est aussi destiné à déterminer initialement la position du rotor 58 afin que

la commande en fonction de la position puisse commencer.

Ce circuit d'acquisition comprend une mémoire passive 222, un circuit sommateur 224, un registre 226 d'approximations successives et un circuit d'inversion 228. Le nombre du compteur 180 est d'abord mis dans le secteur convenable par la mémoire passive 222 qui est reliée par le circuit sommateur 224 à la borne de préréglage du compteur 180. Le signal de secteur de la borne E, représenté aussi sur la figure 1, adresse la mémoire passive 222 afin qu'elle

transmette le nombre désignant le début de ce secteur.

Ainsi, le compteur 180 commence à compter au début du sec-

teur. Ce nombre est alors modifié par le circuit addition-

neur 224 qui ajoute un signal provenant du registre 226 au signal provenant de la mémoire passive 222. Le registre

226 d'approximations successives transmet des mots numé-

riques représentant un jeu de valeurs numériques dont l'amplitude oscille et diminue vers une valeur stable. Le registre 226 est sous la commande d'un signal de réaction transmis par la ligne 210 et qui indique au registre 226

que la valeur du mot numérique de sortie doit être augmen-

tée ou réduite. L'état logique (1 ou 0) du signal de la

ligne 210 dépend du fait que la valeur du signal de réfé-

rence dépasse celle de la tension de Hall ou lui est in-

férieure. Le registre 226 est donc sensible au niveau lo-

gique du signal de la ligne 210 et provoque l'avance con-

tinue de la position présumée du rotor 58 jusqu'à ce que le niveau logique de la ligne 210 change et, à ce moment,

le registre 226 réduit la position présumée du rotor 58.

A la fin de la séquence d'approximations successives, la

valeur préréglée du compteur 180 ainsi que celle du comp-

teur 222, reflètent avec précision la position du rotor 58.

Comme indiqué sur la figure 9, le circuit 126 de commande de sélection vitesse-position a des bornes M, G, L, K et R qui sont déjà représentées sur la figure 1. Le

circuit 126 comporte des commutateurs 250 et 252, un cir-

cuit additionneur 254, un registre 256, une mémoire passive

158, une horloge 260 et un compteur 262. Lorsque les com-

mutateurs 250 et 252 ont les positions représentées, la vitesse mesurée à la borne M est directement transmise à la borne L et le signal vitesse commandée apparaît à la

borne K. Ce dernier signal est transmis par la mémoire pas-

sive 258 d'après la position voulue vers laquelle le rotor 58 de la figure 1 doit tourner. La mémoire passive 258 est donc utilisée dans un mode composite de fonctionnement dans lequel le rotor est mis à une position désignée au cours d'une opération en deux étapes. La première étape comprend la commande du moteur à grande vitesse ou avec

un profil désigné de vitesse afin que le rotor prenne ap-

proximativement la position voulue. Ensuite, l'ensemble

fonctionne en mode de commande en fonction de la position.

Pendant la première étape, les signaux de vitesse apparais-

sent aux deux bornes L et-K, la vitesse commandée apparais-

sant à la borne K et la vitesse mesurée à la borne L. Pen-

dant la seconde étape, la position commandée apparaît à la borne K et la position mesurée à la borne L. Le commutateur

250 assure le changement ehtre les deux étapes. Le commu-

tateur 252 remplace le fonctionnement en deux étapes par le fonctionnement par commande de vitesse. Dans ce dernier mode de fonctionnement, une vitesse mesurée apparaît à-la borne L alors qu'une vitesse commandée apparaît à la borne K. Dans le fonctionnement en deux étapes, le profil de vitesse est transmis par la mémoire passive 258 à la suite d'une succession de signaux d'adresse qu'ils lui sont transmis par le compteur 262 qui compte les impulsions

d'une horloge 260 sous la commande d'un signal de synchroni-

sation apparaissant à la borne T. L'horloge précitée du système, portant la référence 264, transmet le signal de synchronisation à la borne T afin qu'il commande l'horloge

260 ainsi que les signaux de synchronisation et les impul-

sions d'horloge destinés aux autres circuits de l'ensemble représente sur la figure 1. Ainsi, lorsque le compteur 262 avance, la mémoire passive 258 transmet une série de mots de sortie fixant les vitesses auxquelles le rotor doit tourner à des moments particuliers, une forme simple de

profil de vitesse étant représentée par la courbe 266 pla-

cée à proximité de la mémoire passive 258.

Le compteur 262 ne transmet qu'une adresse par-

tielle à la mémoire passive 258, le reste de l'adresse étant transmis par le registre 256. Ce dernier conserve la différence entre la position finale voulue et la position actuelle du rotor 58. Suivant la partie d'adresse tranxs-

mise par-le registre 256, le profil de vitesse de la mé-

moire 258 est modifié pour les distances relativement courtes de déplacement du rotor car la mise du moteur à

sa vitesse maximale n'est alors pas commode en pratique.

Ainsi, l'adresse partielle provenant du registre 256 sé-

lectionne le profil de vitesse convenable dans un jeu en

comprenant plusieurs, convenant à des différences relati-

vement faibles de positions.-

Le circuit 126 de commande comporte en outre un comparateur 268, un circuit 270 de référence (comprenant une source d'un mot numérique représentant une limite d'erreur de position), une codeur 272 de position (destiné à désigner une position finale voulue pour le rotor), et un codeur de vitesse 274-(destiné à désigner une vitesse voulue pour le fonctionnement du moteur). A la place des codeurs 272 et 274, des mots numériques transmis par un système extérieur, par exemple un système de navigation

par inertie d'un aéronef, peuvent être transmis à l'en-

semble à ce moment pour la désignation d'une position et/ou

d'une vitesse voulues. Les codeurs 272 et 274 échantillon-

nent l'horloge 264 du système-afin que -la synchronisation

des différentes opérations de l'ensemble commence.

Le circuit sommateur 254 transmet un signal d'er-

reur de position par soustraction du-signal mesuré de po-

sition à la borne G de la position voulue désignée par le

codeur 272. Ce signal différence non seulement est-trans-

mis au registre 256 mais parvient aussi au comparateur 268

qui compare la différence de position à une référence cor-

respondant à une limite d'erreur de position. Lorsque la différence de position est inférieure à la référence

(l'erreur de position étant inférieure à la limite d'er-

reur de position), le comparateur 268 commande le commuta-

teur 250 et la position mesurée à la borne G est transmise à la borne L et la position finale désignée du rotor 58

est transmise à la borne K. La transition entre la pre-

mière et la seconde étape, dans le fonctionnement en deux l'étapes destinées à mettre le rotor 58 en position voulue,

est ainsi terminée.

Le commutateur 252 peut être commandé par le codeur 274 de vitesse afin que seule la vitesse, commandée

par le codeur 274, apparaisse à la borne K. Ainsi, le cir-

cuit 126 permet à l'ensemble de fonctionner soit en mode de commande d'après la vitesse soit suivant la séquence en deux étapes comprenant un mode de commande d'après la

vitesse suivi par un mode de commande d'après la position.

La séquence en deux étapes est déclenchée par le codeur 272 de position qui crée à la borne R un signal destiné à commander le commutateur 140 de l'organe 108 de commande

(figure 7). Ce codeur 272 provoque l'apparition des si-

gnaux de référence et des signaux de sélection de sondes à effet Hall, apparaissant aux bornes A2 et B2 du circuit 122 de mesure de position (figure 8), aux bornes Al et Bi de l'organe 108 de commande afin que les comparateurs 106

fonctionnent comme décrit précédemment.

La figure 10 indique que le circuit 124 de mesure

de vitesse comporte deux canaux, le canal supérieur utili-

sé pour les vitesses élevées et le canal inférieur pour les faibles vitesses. Le sens de rotation est indiqué par une porte réunion 276 et un basculeur J-K 278 qui reçoivent les deux signaux de changement de secteur de la borne F. Le sens de rotation, apparaissant dans la ligne 280, et la

vitesse de rotation, apparaissant dans la ligne 282, for-

ment une description complète de la vitesse. La porte 276

transmet par la ligne 284 soit le signal de changement dans le sens horaire soit le signal de changement dans le sens anti-horaire provenant de la borne F, le signal de la ligne 284 indique ainsi un changement de secteur quelque soit le sens de-rotation. Le basculeur J-K 278 fait apparaître dans la ligne 280 un état logique 1 ou 0 selon celle des lignes de changement de secteur de la borne F qui est à l'état logique 1. Ainsi, l'état logique du signal de la ligne 280

indique le sens de rotation.

Le canal supérieur de la figure 10 comporte une porte 286, un rythmeur 288, un circuit 290 d'inversion, un compteur 292, un registre 294, une source 296 d'un signal de référence, un comparateur 298 et un indicateur 300 de vitesse. Le canal inférieur comporte un basculeur 302, une horloge 304, une porte 306, un circuit 308 d'inversion, un compteur 310, un registre 312, une mémoire passive 314 et

un indicateur 316 de vitesse. Les canaux supérieur et infé-

rieur sont reliés par un commutateur 318 à un registre 320 à décalage dont la sortie est reliée par un circuit 322 de

soustraction à un indicateur 324 d'accélération.

Lors de la mesure d'une rotation à grande vi-

tesse, le compteur 292 compte les signaux de changement de secteur transmis par la ligne 284, une séquence de tels signaux de changement étant transmise par la porte 286 au compteur 292 en fonction d'un signal de synchronisation provenant du rythmeur 288. Le fonctionnement de ce rythmeur

288 est déclenché par un signal de synchronisation parve-

nant à la borne T et provenant du rythmeur ou. horloge 264 du système (figure 9). Le nombre de signaux de changement de secteur comptés par le compteur 292 pendant l'intervalle prédéterminé de temps est proportionnel à la vitesse de rotation et, mis à part un facteur d'échelle, est donc

égal à la vitesse de rotation. Le registre 294 est comi-

mandé par un signal du rythmeur 288 par l'intermédiaire du circuit 290 d'inversion et il lit le contenu du compteur

292 à la fin de l'intervalle de comptage. Le nombre résul-

tant, conservé dans le registre 294, est transmis à l'in- -

dicateur 300 afin qu'il donne une indication sur la vitesse.

Lors de la mesure d'une rotation à faible vitesse,

le compteur 310 compte les impulsions provenant de l'hor-

loge 304 pendant l'intervalle de temps qui s'écoule entre les signaux consécutifs de changement de secteur de-la ligne 284. Les impulsions de l'horloge 304 sont transmises

par la porte 306 au compteur 310, la porte 306 étant exci-

teepar le basculement du basculeur 302 sous la commande des signaux successifs de changement de secteur transmis par la ligne 284. A la fin de l'intervalle de comptage, le flanc postérieur de l'impulsion du basculeur 302 est trans- mis par le circuit 308 d'inversion à un registre 312 d'échantillonnage qui conserve le contenu du compteur 310

pour l'adressage de la mémoire passive 314. Le nombre con-

tenu dans le registre 312 est proportionnel à l'intervalle

séparant les signaux successifs de changement de secteur.

Comme la vitesse de rotation est inversement proportionnelle

à l'intervalle séparant les signaux successifs de chan-

gement de secteur, la mémoire passive 314 transmet des mots de sortie qui sont numériquement égaux à l'inverse du signal d'adresse transmis à la mémoire passive 314. Le

signal de sortie de cette dernière est transmis à l'indi-

cateur 316 afin qu'il donne une indication sur la vitesse.

Les valeurs successives de la vitesse sont conservées dans le registre à décalage 320 afin qu'il donne une indication sur l'accélération. Les valeurs

successives sont alors transmises au circuit 322 de sous-

traction qui détermine la différence entre les deux me-

sures de vitesse. Le signal de différence provenant du circuit 322 est alors transmis à l'indicateur 324 qui

donne une indication sur l'accélération.

Le commutateur 318 sélectionne le signal de sortie du registre 294 ou celui de la mémoire passive 314 afin qu'il donne une indication de vitesse par la ligne 282 ainsi qu'une indication d'accélération, à la fois pour

les vitesses élevées et les vitesses faibles. Le commuta-

teur 318 est piloté par un comparateur 298 qui compare le signal de vitesse transmis par le registre 294 à un signal de référence provenant de la source 296. Lorsque le signal

de sortie du registre 294 dépasse la référence, le compa-

rateur 298 place le commutateur 318 dans la position des vitesses élevées et relie la sortie du registre 294 à-la ligne 282. Lorsque le signal de sortie du registre 294

- 2485292

tombe au-dessous de la référence,-le comparateur 298 place le commutateur 218 dans la position des faibles vitesses

et relie laàsortie de la mémoire 314 à la ligne 282.

Comme indiqué sur la figure 11, le modulateur 120 de courant comporte une mémoire passive 350, des con-

vertisseurs numériques-analogiques 352 et 354, un amplifi-

cateur 356, des comparateurs 358 et 360 et un basculeur 362. La mémoire 350 reçoit une adresse par la ligne 364, désignant l'amplitude et le sens voulus pour le courant

destiné aux enroulements 60 (figurel). La valeur du cou-

rant commandé par l'adresse de la ligne 364 est reliée à la valeur moyenne du courant. Le courant réel, mesuré par les capteurs 64 (figure 1) est transmis au"modulateur 120 par la borne J, est représenté par la courbe 366 placée

près de la borne J sur la figure 11.

La mémoire passive 350 transmet un signal à un seul bit par la ligne 118, désignant le sens du courant correspondant à un couple horaire ou antihoraire du moteur

afin que les enroulements soient alimentés par les commuta-

teurs 62 du circuit 56 en pont (figure 1). En outre, la mémoire 350 transmet deux mots numériques à la suite de l'adresse de la ligne 364, l'un qui désigne une limite

supérieure pour le courant et qui est transmis au conver-

tisseur 352 et l'autre qui désigne une limite inférieure et qui est transmis au convertisseur 354. Les tensions analogiques produites par ces convertisseurs 352 et 354 sont transmises aux comparateurs 358 et 360 respectivement sous forme de signaux de référence. Le courant mesuré à la borne J est amplifié dans un amplificateur 356 et transmis aux comparateurs 358 et 360. Lorsque l'amplitude du courant mesuré dépasse la limite supérieure, le comparateur-358 crée un signal 1 qui établit le basculeur 362. Lorsque le courant mesuré est inférieur à la limite inférieure, le comparateur 360 crée un signal 1 qui rétablit le basculeur 362.-Le signal de sortie de ce dernier est transmis par une borne I à la mémoire 116 de commande du pont (figure 1) et est à l'état logique 1 ou 0. L'un de ces états logiques provoque la transmission par la mémoire 116 d'une commande de courant alors que l'autre provoque l'interruption par cette même mémoire de la commande de courant. Ainsi, pour un courant ayant par exemple un sens positif, lorsqu'il atteint la limite supérieure, une commande de courant est interrompue et, lorsqu'il atteint la-limite inférieure, une commande de courant est déclenchée.Le signal de la borne I est aussi représenté en traits interrompus comme indiqué par la référence 366. Etant donné l'effet d'inductance et

de filtrage des enroulements 60,-il n'apparaît pas d'im-

pulsions nettes de courant mais plutôt des ondulations d'amplitude relativement faible formées de composantes qui croissent et décroissent exponentiellement, le courant

- ondulant autour de la valeur moyenne.

Comme indiqué précédemment, les signaux présents aux bornes K et L peuvent être des signaux de position ou de vitesse, le signal à la borne K représentant la valeur voulue et celui de la borne L la valeur mesurée. Le signal

de commande de courant de la ligne 364 est tiré d'une inté-

gration de la différence entre les signaux des bornes K et L. Le-mot numérique représentant la différence entre les signaux de ces bornes est simplement un mot à un seul bit dans ce mode de réalisation de l'invention, mais on peut

aussi utiliser des mots à plusieurs bits.

Le mot à un bit qui représente la différence en-

tre les signaux des bornes K et L est formé par le compara-

teur 368. L'opération d'intégration commence à l'aide du circuit sommateur 370, du registre 372 et d'une source 374 d'un mot numérique ayant une valeur égale à 1. Le-signal de sortie du registre 372 est transmis à une première entrée du circuit sommateur 370. Le signal de sortie de la source

374 est transmis à l'autre entrée de ce même circuit 370.

Le signal de sortie du comparateur 368 constitue un bit de signe destiné à ordonner au circuit sommateur 370 d'ajouter le signal de la source 374 au contenu du registre 372 ou

de le soustraire. Après échantillonnage successif du re-

gistre 372, la valeur du contenu de ce registre augmente ou diminue suivant le bit de signe provenant du comparateur 368. Cet échantillonnage du registre 372 est assuré par les deux signaux de changement de secteur de la borne F, transmis par la porte réunion 3-76 au registre 372 afin que l'échantillonnage soit effectué au début de chaque secteur

quel que soit le sens de rotation.

Le modulateur 120 comporte en outre des sources 378 et 380 de signaux de référence, des comparateurs 382 et

384, une porte réunion 386, une source 388 d'un mot numé-

rique ayant une valeur égale à l'unité, un circuit somma-

teur 390, un registre 392 et une source 394, pouvant être sous forme d'un codeur, qui transmet un mot numérique de

préréglage du registre 392 à-une valeur particulière.

Le signal de sortie du registre 372 est comparé à une référence supérieure provenant de la source 378 et à une référence inférieure provenant de la source 380 par

les comparateurs 382 et 384 respectivement. Lorsque le si-

gnal du registre dépasse la référence supérieure ou est inférieure à la référence inférieure, le comparateur 382 ou 384 respectivement transmet un signal logique 1 par l'intermédiaire de la porte 386 afin que le registre 392 soit échantillonné. Le niveau logique du comparateur 384 constitue aussi un bit de signe pour la commande du circuit

additionneur 390, de la même manière que décrit précédem-

ment pour le circuit additionneur 370. A chaque échantil-

lonnage du registre 392, le contenu est augmenté ou dimi-

nué d'une unité, en provenance de la source 388, selon le niveau logique du bit de signe du comparateur 384. Ainsi,

pour les faibles changements 'de valeur du contenu du re-

gistre 372, il n'y a pas d'échantillonnage du registre 392.

Cependant, si le registre 372 présente un changement rela-

tivement important, des échantillonnages successifs du

registre 392 ont lieu avec augmentation ou réduction cor-

respondante de la valeur du nombre qu'il conserve. La va-

leur du contenu du registre 392 apparaît dans la ligne 364 sous forme de l'adresse de la mémoire passive-350. De cette manière, le modulateur 120 de courant assure une opération de filtrage par intégration du signal d'erreur de boucle (la différence entre les signaux aux bornes K et L) afin

qu'un réglage par réaction en boucle fermée soit assuré.

Lors du fonctionnement, lorsque la vitesse voulue (ou la position voulue) dépasse la vitesse mesurée (ou la position mesurée) pendant un intervalle de temps recouvrant plusieurs secteurs, les signaux de référence provenant des comparateurs 358 et 360 sont augmentés par la mémoire 350 afin que la valeur moyenne du courant dans les enroulements

du moteur soit accrue. De manière analogue, lorsque la va-

leur du signal à la-borne K tombe au-dessous de celle du signal de la borne L, la mémoire passive 350 réduit la valeur des signaux de référence transmis aux comparateurs 358 et 360, si bien que la valeur moyenne du courant des

enroulements diminue.

La figure 12 représente une variante du modula-

teur 400 de courant qui peut être utilisé à la place du

modulateur 120 lorsque le mode de fonctionnement par régula-

tion de position ou de vitesse n'est pas souhaitable. Le

modulateur 400 peut être utilisé lorsque la puissance obte-

nue du moteur doit être maximale, lors de l'utilisation d'une source d'énergie de capacité limitée telle que des cellules solaires. Dans certaines opérations telles que

le pompage de l'eau, la vitesse réelle du moteur qui en-

traîne la pompe (non représenté) n'a pas à être maintenue à une valeur prédéterminée puisque l'eau peut être pompée avec des débits différents. Le produit du couple et de la

vitesse du moteur est cependant représentatif de la puis-

sance fournie par le moteur et de la quantité d'eau qui peut être pompée. Ainsi, le modulateur 400 de courant fait varier l'impédance apparenteprésentée par le moteur à la source ainsi que sa vitesse de rotation, de manière que le

transfert d'énergie de la source au moteur soit maximale.

Le modulateur 400 comprend un diviseur 402 de fréquence (destiné à réduire la fréquence des impulsions

d'horloge), un compteur 404 (destiné à compter les impul-

sions d'horloge), un comparateur 406, un basculeur 408, un

compteur 410, une source 412 d'un mot numérique, un regis-

tre 414 à décalage et un comparateur 416. Le basculeur 408 est successivement établi et rétabli par le compteur 404

et le comparateur 406 afin qu'il forme un train d'impul-

sions à la borne I, chaque impulsion étant à un niveau logique 1, les espaces séparant les impulsions étant à un niveau logique 0. La durée de chaque impulsion à la borne I est égale à la durée d'une impulsion de courant commandée par la mémoire passive 116 (figure 1). Une variation de la durée des impulsions à la borne I provoque une variation correspondante du coefficient d'utilisation des impulsions

de courant appliquées par le circuit 56 en pont (figure 1).

Lorsque le coefficient d'utilisation est faible, le cou-

rant qui circule en provenance de la source 54 est en

moyenne relativement faible. Lorsque le-coefficient d'uti-

lisation est plus élevé, le courant qui circule est aussi plus élevé. Ainsi, le rapport de la tension de la source

54 au courant moyen ainsi obtenu peut varier avec une va-

riation résultante de l'impédance apparente du moteur. En outre, il y a une variation correspondante de la puissance fournie au moteur, c'est-àdire du produit de la tension

de la source 54 multiplié par l'intensité moyenne du cou-

rant. Le modulateur 400 contrôle la vitesse mesurée

à la borne L afin de vérifier si le moteur reçoit la puis-

sance maximale. Les signaux des bornes K, F et J ne sont pas utilisés par le modulateur 400. Ce dernier assure une variation lente du coefficient d'utilisation du signal de -la borne I, la variation étant lente par rapport au temps

de réponse dynamique du moteur 52 et de sa charge. Une va-

riation du coefficient d'utilisation peut provoquer une

augmentation ou une réduction de la vitesse de rotation.

Si l'on suppose que la charge, par exemple une pompe

eau comme indiqué précédemment, produit un couple rela-

tivement constant sur le rotor dans une plage utile de vitesses du moteur, cette vitesse peut être considérée

comme une mesure de la puissance fournie par le moteur.

Ainsi, le modulateur 400, par observation de la vitesse du moteur provoquée par une variation lente du coefficient d'utilisation, peut régler ce coefficient d'utilisation

afin que la puissance transmise au moteur soit maximale.

Les signaux de sortie du compteur 410 et de la source 412 de référence forment un mot numérique ayant une valeur par rapport à laquelle le comparateur 406 compare le contenu du-compteur 404. Ce dernier compte modulo N2

* et revient à zéro, et à ce moment il applique une impul-

sion à l'entrée d'établissement du basculeur 408. Ensuite, lorsque le nombre atteint celui du compteur 410 et de la

source 412, le comparateur 406 rétablit le basculeur 408.

Lorsque le nombre du compteur 410 et le mot numérique de la source 412 de référence restent constants, toutes les impulsions de la forme d'onde de la borne I ont la même durée. Une variation lente de la durée des impulsions

à la borne I est provoquée par le diviseur 402 et le comp-

teur 410. On suppose que la valeur NI du facteur du divi-

seur 402 est égale à huit fois la valeur N2, et une impul-

sion d'horloge est transmise par le circuit diviseur 402 au compteur 411 pour huit impulsions du compteur 404 et le compteur 410 progresse lentement. Les bits les plus significatifs du mot numérique du compteur 410 et de la source 412 de référence ont une valeur constante et-sont

transmis par la source 412. Les bits les moins significa-

tifs sont transmis par le compteur 410. Il-y a donc une va-

riation lente du nombre transmis par le compteur 410 et la

source 4-12, avec une variation relativement faible.

- 30 Le registre 414 à décalage conserve les valeurs

successives de la vitesse-mesurée à la borne L, un échan-

tillon de la vitesse mesurée étant prélevé par le registre 414 à chaque échantillonnage par une impulsion d'horloge provenant du circuit diviseur 402. Deux valeurs successives de la vitesse mesurée sont extraites du registre 414 et comparées dans un comparateur 416. Le signal de sortie de ce dernier parvient à la commande de comptage-décomptage du compteur 410 par un circuit qui comprend un basculeur

420, une porte intersection 422 et une mémoire passive 424.

Cette dernière, à la suite d'une variation de la vitesse du rotor 58 et suivant le sens de- comptage du compteur 410, transmet le signal logique de commande d'un changement de

sens de comptage du compteur 410.

On considère maintenant le fonctionnement de la

mémoire passive 424, en coopération avec les autres-élé-

ments du circuit. Les lignes 426 et 428 transmettent l'adres-

se à la mémoire 424, la ligne 426 transmettant une adresse partielle qui indique le sens de comptage par le compteur

410. La ligne 428 transmet le reste de l'adresse qui in-

dique si la vitesse de rotation augmente o diminue. Lors-

que cette vitesse augmente, un échantillon ultérieur V2

de la vitesse est supérieur à un échantillon antérieur Vi.-

Lorsque la vitesse diminue, un échantillon antérieur Vi est supérieur à un échantillon ultérieur V2. Le comparateur

416 compare les deux échantillons de vitesse et il trans-

met à la ligne 428 un signal logique de niveau 1 lorsque la vitesse croît et de niveau 0 lorsqu'elle décroît. Un signal logique 1 dans la ligne 426 indique que le compteur 410 compte alors qu'un signal logique 0 indique qu'il décompte. Ainsi, l'adresse transmise à la mémoire passive 424 représente à la fois l'état de comptage et l'état de

la vitesse qui change.

La mémoire passive 424 permet l'ouverture de la

porte intersection 422 afin qu'elle transmette une impul-

sion d'horloge provenant du diviseur 402 pour l'échantil-

lonnage du basculeur 420. Cette impulsion d'échantillonnage

fait basculer le basculeur 420 qui change le sens de comp-

tage du compteur 410. Par exemple, lorsque la vitesse du rotor diminue alors que le compteur 410 compte, la mémoire 424 transmet une impulsion d'échantillonnage au basculeur 420 afin que le sens de comptage soit modifié et que le compteur 410 décompte. D'autre part, lorsque la vitesse du rotor diminue, alors que le compteur 410 décompte, la

mémoire passive 424 commande un échantillonnage du bascu-

leur 420 afin que le compteur 410 soit obligé de compter.

Lorsque la vitesse du rotor augmente, la mémoire 424 main-

tient l'état du basculeur 420 par transmission d'un signal logique 0 à la porte 422. Le nombre du compteur 410 est conservé exactement ou approximativement à la valeur qui

donne un coefficient d'utilisation dans-le train d'impul-

sions de la borne I, qui rend maximale la transmission de

puissance de la source 54 au moteur 52 de la figure 1.

La figure 13 représente un autre modulateur 450 de courant qui peut être utilisé avec le modulateur 120 et

le circuit 56 en pont de la figure 1, sous une forme lé-

gèrement-modifiée, lorsque le moteur doit fonctionner avec

un rendement maximal. Avant la description de la figure 13,

il faut noter que les enroulements du stator d'un moteur peuvent avoir une autre configuration, la configuration en étoile de la figure 1 étant un simple exemple. Dans une variante, les enroulements peuvent ne pas être reliés les uns aux autres et dans ce cas deux fils partent de chaque

enroulement afin qu'ils permettent leur excitation indépen-

dante. Un exemple de moteur ayant des enroulements excités de façon indépendante est le moteur biphasé dans lequel les enroulements sont excités par des courants qui sont

déphasés de 90 degrés afin qu'ils forment un champ magné-

tique tournant.

Dans le cas d'un moteur ayant des enroulements de stator excités indépendamment, on constate qu'on obtient le meilleur rendement de conversion d'énergie électrique en énergie mécanique par limitation du courant circulant dans un enroulement aux intervalles de temps pendant lesquels le rapport du couple au courant est maximal ou. presque. Le rapport du couple au courant varie avec les positions des pôles du rotor par rapport aux enroulements du stator. Ce rapport varie de manière sinusoïdale lors de la rotation du rotor, de la même manière que les tensions de sortie des sondes à effet Hall. Ainsi, les tensions de Hall peuvent être utilisées pour l'identification de l'intervalle de temps lorsque le rapport du couple au courant est maximal

248-5292

ou presque, pour le réglage de l'excitation des enrou-

lements afin que le rendement du fonctionnement du moteur soit maximal. Le modulateur 450 de courant de la figure 13 interrompt la circulation du courant pendant les périodes o le rapport du couple au courant est relativement faible si bien que le rendement de fonctionnement du moteur est On a conservé les trois enroulements 60 de la figure 1 mais on les a reliés indépendamment à un circuit en pont par disposition de deux fils partant de chaque enroulement comme indiqué dans la variante de moteur 52A de la figure 13, dans un exemple de connexion du modulateur

450 de courant à un moteur. Etant donné ces fils supplémen-

taires, le circuit 56 en pont de la figure 1 est modifié afin qu'il forme le circuit 56A de la figure 13 qui comporte des branches supplémentaires ayant des commutateurs 62. Un jeu de quatre commutateurs 62 est alors utilisé pour chaque

enroulement 60. L'alimentation 54 est reliée à chaque com-

mutateur 62, avec les connexions indiquées sur la figure 1.

La mémoire passive 116 de la figure 1 est modifiée afin qu'elle forme une mémoire passive 116A-sur la figure 13, ayant une capacité supplémentaire et un plus grand nombre de lignes de sortie permettant la commande des commutateurs

supplémentaires du circuit 56A en pont.

Dans le modulateur 120 de courant de la figure 11, une seule borne I de sortie est utilisée pour le réglage du courant transmis au circuit 56 de la figure 1 puisque qu'un

seul courant circule dans les enroulements du moteur 52.

Cependant, dans le cas du moteur 52A de la- figure 13 dans lequel plusieurs courants peuvent circuler à un moment donné, le modulateur 120 de la figure 11 est modifié et est remplacé par le modulateur 120A de courant de la figure

13 afin qu'il possède des lignes supplémentaires de com-

mande. Sur la figure 13, on n'a représenté qu'une partie du modulateur 120A, le reste étant identique aux parties correspondantes du modulateur 120 de la figure 11. Ainsi,

à la place du basculeur unique 362 de la figure 11, le mo-

dulateur 120A de la figure 13 comporte trois basculeurs 362. Les nombres des convertisseurs numériques-analogiques

et des comparateurs et amplificateurs sont accrus de ma-

nière analogue. Ainsi, il y a trois jeux de comparateurs 358 et 360,trois jeux de convertisseurs 352 et 354 et trois jeux d'amplificateurs 356.-Le commutateur 128 de la figure 1 est supprimé dans le mode de réalisation de la figure 13 puisque les signaux provenant des trois capteurs

64 de courant sont alors nécessaires simultanément au fonc-

tionnement des trois jeux de comparateurs 358 et 360 qui comparent les amplitudes des courants des enroulements

respectifs aux lixites supérieure et inférieure du cou-

rant provenant des trois jeux de convertisseurs 352 et 354.

En outre, la mémoire passive de la figure 11 est modifiée et forme une mémoire passive 350A sur la figure 13, par incorporation d'une capacité supplémentaire et de lignes

de sortie correspondant aux jeux supplémentaires de con-

vertisseurs 352 et 354. Le signal de commande de courant transmis par la ligne 364 qui adresse la mémoire passive 350A de la figure 13 est le même signal que celui de la ligne 364 qui adresse la mémoire passive 350 de la figure 11. Le modulateur supplémentaire 450 de courant de

la figure 13 est monté entre les bornes de sortie du modu-

lateur 120A et les bornes d'entrée du circuit 56A en pont.

La comparaison des circuits des figures 1 et Il d'une part,

dans lesquels le signal de la borne I provenant du bascu-

leur unique 362 est directement transmis à une ligne d'adresse rejoignant la mémoire passive 116, avec celui de la figure 13 montre que, dans ce dernier, les signaux de sortie des basculeurs-362 du modulateur 120A sont transmis par des portes intersections 452 du modulateur 450 et par des bornes de sortie Il,-I2 et I3 sous forme d'adresses parvenant à la mémoire passive 116A. Les autres lignes

d'adresses qui parviennent à la mémoire passive 116A trans-

mettent les signaux-de couple et de secteur comme décrit

en référence à la figure 1. Ainsi, l'arrangement des con-

nexions. de la figure 13 correspond à celui de la figure 1, mais il y a trois lignes de commande de courant dans le circuit de la figure 13, à la place de la ligne unique de la figure 1, et chaque ligne de commande de courant passe par une porte intersection 452 du circuit modulateur

supplémentaire 450. Les portes intersectiors442, comme dé-

crit dans la suite du présent mémoire, empêchent le pas-

sage des signaux de commande de courant provenant des bas-

culeurs 362 pendant les intervalles de temps o le rapport du couple au courant est -trop faible pour que le rendement

du moteur 52A puisse être rendu maximal. -

Le circuit 450 de modulation de courant comporte en outre des détecteurs 455, 456 et 457, des compteurs 459, 460 et 461, des basculeurs 463, 464 et 465, un jeu de trois comparateurs 467, un-jeu de trois comparateurs 468, une mémoire passive 470, un registre 472, un compteur 474 et un basculeur 476. Les détecteurs 455 à 457 décodent le signal de secteur à la borne E de la figure 1 et détectent

le premier, le troisième et le cinquième secteur corres-

pondant à 0, 120 et 240 degrés électriques.

A la suite d'un signal approprié parvenant à la borne E, les détecteurs 455 à 457 échantillonnent les

compteurs correspondants 459 à 461 afin que ceux-ci comp-

tent les impulsions d'horloge, le nombre de chaque compteur

représentant le temps écoulé dans chaque secteur. Les nom-

bres des compteurs 459 à 461 parviennent aux jeux de compa-

rateurs 467-468 afin qu'ils-assurent la comparaison avec

une paire de mots numériques provenant de la mémoire pas-

sive 470, ces mots désignant les temps de commencement et de fin entre lesquels un courant peut être efficacement

transmis aux enroulements du moteur, pendant les secteurs -

délimités par les tensions respectives de Hall. Les compa-

rateurs 467-468 sont reliés respectivement aux bornes d'établissement et de rétablissement des basculeurs 463 à 465 qui créent des impulsions de sortie qui désignent les intervalles pendant lesquels un courant est appliqué aux enroulements correspondants du moteur. Les signaux de 34-

sortie des basculeurs 463 à 465 excitent des portes in-

tersections correspondantes 452 afin que les signaux de commande de courant soient transmis à la mémoire passive

i1 6A.

Les courbes 478 de la figure 13a représentent la variation sinusoïdale du rapport couple/courant avec le

temps ou, de manière équivalente, avec la rotation du ro-

tor. Comme indiqué précédemment, les tensions de Hall et

le rapport couple/courant varient de manière sinusoïdale.

Ainsi, chacune des traces des courbes 478 est aussi dési-

gnée par -la tension correspondante de Hall. Les signaux numériques aux bornes I1-13 qui commandent l'application d'un courant aux enroulements correspondants du moteur, sont aussi représentés par les courbes 478, ces signaux étant repérés par les références I1-I3. Les courbes 478 montrent que ces signaux I1-I3 commencent après un passage

à zéro d'une trace sinusoïdale correspondante et se ter-

minent avant le passage suivant à zéro. Les signaux de début et de fin transmis par la mémoire passive 470 aux

comparateurs 467 et 468 correspondent aux flancs anté-

rieur et postérieur des signaux I1-I3 de commande de courant

comme représenté par les courbes 478.

Les moments de début et de fin des signaux de commande de courant dépendent de la vitesse de rotation

du rotor. Par exemple, lorsque la durée d'un signal de com-

mande de courant est- égale à 20 degrés de la trace sinu-

soïdale du rapport couple/courant, la durée réelle du si-

gnal de commande du courant doit être supérieure à 20 de-

grés aux faibles vitesses et inférieure à 20 degrés aux vitesses élevées. Ainsi, la mémoire passive 470 conserve des mots qui déterminent les moments du début et de la fin

pour différentes vitesses de rotation.

Un signal transmis par le registre 472 adresse la mémoire passive 470 afin qu'elle sélectionne les mots de début et de fin correspondant aux diverses vitesses de rotation. Le signal d'adresse transmis par le registre 472 est formé à l'aide du basculeur 476 et du compteur 454 qui mesure la durée d'un secteur. Le basculeur 476 bascule

sous la commande de l'un ou l'autre des signaux de chan-

gement de secteur qui parviennent au basculeur 476 à par-

tir de la borne F par l'intermédiaire de la porte réunion 480. Le compteur 474 est échantillonné par le basculeur 467 afin qu'il commence à compter les impulsions d'horloge,

le comptage se terminant au basculement ultérieur du bascu-

leur 476. En outre, lorsque le compteur 474 cesse de compter, le basculeur 476 échantillonne le registre 472 afin qu'il

lise le nom du compteur 474. Le signal de sortie du re-

gistre-472 est transmis comme adresse à la mémoire passive

470 et désigne donc la durée du secteur qui est proportion-

nelle à l'inverse de la vitesse du rotor. Ainsi, la mémoire 470 sélectionne les mots convenables de début et de fin en

fonction de la vitesse de rotation du rotor.

-La figure 14 représente un moteur 52 ayant des enroulements triphasés 60 reliés au circuit 56 en pont, comprenant des transistors de puissance et des circuits de pilotage de base. Chaque branche reliée à un enroulement

du moteur comprend une résistance 100 de détection de cou-

rant qui crée une tension proportionnelle au courant dans l'enroulement. Les tensions proportionnelles aux courants

sont amplifiées dans des capteurs flottants 102 de cou-

rant et une tension est choisie par le commutateur bilaté-

ral 128. Le moteur a des capteurs de position comprenant trois dispositifs 72 à effet Hall et des amplificateurs

proportionnels 78. Les signaux de sortie de' ces amplifica-

teurs sont représentés sur la figure 5. Le signal multi-

plexé de courant provenant du commutateur 128 est amplifié dans l'amplificateur 356 et il est comparé, en même temps que des signaux de position provenant des amplificateurs 78, à des tensions analogiques provenant-des convertisseurs numériques-analogiques 142 et 352,, dans des comparateurs 358 et 106. Le résultat des comparaisons est un jeu de cinq signaux numériques qui sont transmis au micro-ordinateur 500 qui peut être par exemple du type R. 6500/1 de-Rockwell International. Ces signaux indiquent l'état du moteur au micro-ordinateur.

Les signaux de sortie du micro-ordinateur com-

mandent le circuit en pont 56 et les convertisseurs numé-

riques-analogiques 142 et 352. Le canal C du micro-ordina- -

teur relie celui-ci à un dispositif asynchrone de communi-

cation qui peut être du type 6522 de Rockwell. Le micro-

ordinateur peut recevoir par ce dispositif, des ordres extérieurs et peut transmettre une information d'état à la source des ordres. Il faut noter que, en l'absence d'un programme mémorisé, cet ensemble ne fonctionne pas. Il faut aussi noter que les modes de fonctionnement de l'ensemble ne sont limités que par l'aptitude du micro-ordinateur à détecter l'état du moteur et à commuter l'énergie vers les enroulements-en fonction d'ordres extérieurs ou d'ordres créés à l'intérieur. Ainsi, le mode de réalisation très avantageux de l'invention représenté sur la figure 14 permet la mise en oeuvre de tous les modes de fonctionnement décrits précédemment à titre illustratif, ainsi que de

nombreux autres.

On décrit d'abord trois fonctions secondaires afin de montrer comment l'ensemble représenté sur la figure

14 fonctionne dans un mode particulier. Ces fonctions se-

condaires sont la commutation, la modulation par impulsions de largeur variable et la mesure de vitesse. Enfin, on décrit un programme combinant ces types de fonctions lors du mode de fonctionnement avec transmission maximale de puissance. - Comme indiqué sur la figure 5, les trois tensions de Hall Hl, H2 et H3 délimitent six secteurs de 60 degrés par leurs passages à zéro. Une identification unique de chaque secteur est obtenue dans l'ensemble de la figure 14

sous forme des signaux de sortie des comparateurs 106 lors-

que le convertisseur numérique-analogique 142 a son signal

de sortie réglé à la valeur de passage à zéro. Le micro-

ordinateur fixe dans le canal B une valeur égale au passage à zéro et examine l'état des signaux parvenant au canal A,

lors de la commutation du moteur. Les trois signaux par-

venant au canal A à partir des comparateurs 106 sont une représentation en code Gray de l'un des six numéros de secteurs. L'état convenable du pont 56 est choisi-à l'aide de ce nombre transmis à une table de six valeurs, et il apparaît dans le canal D. Lorsque -le code Gray indiquant que le numéro du secteur change, une autre valeur de la table est choisie et l'état du pont 56 est modifié. Ainsi, le moteur est commuté en fonction de la position relative du rotor et du stator comme indiqué par les dispositifs à

effet Hall.

Le réglage du courant des enroulements peut être réalisé par une technique de modulation par impulsions de largeur variable qui utilise le courant multiplexé formé par le commutateur 128. La sélection du capteur convenable 102 de courant est assurée à l'aide des signaux de sortie du canal A du micro--ordinateur, formés de la même manière que ceux qui commandent l'état du pont 56, c'est-à-dire tirés d'une table de consultation adressée par le numéro de secteur. Ainsi, le signal analogique de courant qui représente le courant réel dans l'enroulement, passant

dans le pont, apparaît à la sortie de l'amplificateur 356.

Ce signal est comparé au signal analogique du convertis-

seur numérique-analogique 352 dans les comparateurs 358.

Les deux comparateurs commandent les lignes d'interruption du microordinateur, l'une étant sensible au passage de l'état non conducteur à l'état conducteur et l'autre au passage de l'état conducteur à l'état non conducteur. Le niveau supérieur voulu de courant est sélectionné par le micro-ordinateur et il est transmis au convertisseur 352 par le canal B. Simultanément, le pont 56 est alimenté par le canal D. Le courant circulant dans le moteur augmente alors. Lorsqu'un signal provenant du comparateur 358 indique

que la limite supérieure a été atteinte, le micro-ordina-

teur cesse d'alimenter le pont et remplace la valeur pré-

sente dans le convertisseur 352 par le courant inférieur voulu. Le courant dans le moteur diminue alors jusqu'à ce qu'un signal provenant des comparateurs 358 indique que la limite inférieure a été atteinte. L'ordinateur remplace alors la valeur qui se trouve dans le convertisseur 352 par la valeur du courant supérieur voulu et alimente à

nouveau le pont. Ainsi, le niveau moyen du courant du mo-

teur est fixé. Ce niveau peut être réglé par le micro-ordi- nateur à tout moment à la suite de commandes interne ou externe, par variation des limites supérieure et inférieure

du courant.

Les signaux provenant des dispositifs 72 à effet Hall peuvent aussi être utilisés pour la mesure de la vitesse de rotation du moteur. Par exemple, la fréquence des passages à zéro de la tension de Hall peut être comptée pendant des intervalles prédéterminés de temps. Dans une variante, des impulsions d'horloge peuvent être comptées

entre les passages a zéro successifs des tensions de Hall.

Le premier procédé est plus utile aux vitesses élevées et le second aux faibles vitesses. Les deux procédés utilisent

l'horloge interne du micro-ordinateur.

Après cette description de la mise en oeuvre des

fonctions essentielles de commutation, de modulation par impulsions de largeur variable et de mesure de vitesse, les

hommes du métier peuvent facilement programmer l'optimisa-

tion de la transmission d'énergie, par mise en oeuvre des

opérations précitées.

La description qui précède montre aux hommes de

métier qu'un très grand nombre de procédés-de conversion d'énergie peut être mis en oeuvre avec les circuits simples

décrits précédemment, lorsqu'ils sont utilisés avec un pro-

gramme mémorisé. Ces modes de fonctionnement ainsi que d'autres peuvent être combinés avec des fonctions de calcul ou de communication afin que la conversion électromécanique

d'énergie soit très souple et de faible coût. Dans le pré-

sent mémoire, l'expression "conversion électromécanique d'énergie" désigne à la fois la création et l'utilisation

d'énergie électrique.

Il est bien entendu que l'invention n'a été dé-

crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique ses éléments constitutifs sans pour autant sortir

cadre. -

dans de son

Claims (72)

REVENDICATIONS

1. Ensemble de conversion électromécanique d'éner-

gie à plusieurs modes de fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend - une machine électrique (58, 60) sans balai ayant des organes de champ et bobiné mobiles l'un par rapport à l'autre, l'organe bobiné ayant plusieurs enroulements qui peuvent être alimentés,

- un dispositif de détection (66) associé à la ma-

chine et destiné à mesurer au moins un paramètre représenta-

tif du fonctionnement de la machine,

- un dispositif de commutation (62) relié aux enrou-

lements et destiné à les alimenter sélectivement, et - un dispositif de commande relié au dispositif de détection et au dispositif de commutation et destiné à former des signaux de commande du dispositif de commutation

en fonction des signaux produits par le dispositif de dé-

tection afin que l'ensemble puisse fonctionner suivant au

moins deux modes différents.

2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositifde commande comporte un organe 1108) de

commande ayant un programme mémorisé. -

3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande dépend en outre de commandes

extérieures.

4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend des capteurs (66) destinés à détecter la position relative des organes de champ

et bobiné et à créer un signal électrique représentatif cor-

respondant.

5. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'un des modes de fonctionnement comprend l'augmenta-

tion au maximum du transfert de puissance.

6. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'un des modes de fonctionnement comprend l'augmenta-

tion au maximum du rendement de conversion d'énergie.

7. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des modes dé fonctionnement est une régulation

en fonction de la vitesse.

8. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un des modes de fonctionnement est une régulation en fonction de la position.

9. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits modes de fonctionnement sont une régulation en fonction de la vitesse et une régulation en fonction de

la position.

10. Ensemble selon l'une quelconque des revendications

1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de commande est relié au dispositif de détection (66) et au dispositif de

commutation (62) afin qu'il alimente les enroulements lors-

que les courants circulant dans ceux-ci tombent au-dessous

d'une premièrevaleur, et qu'il cesse d'alimenter les enrou-

lements lorsque les courants qui y circulent dépassent une

seconde valeur.

11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'organe bobiné est un stator et l'organe de champ est un rotor, et le dispositif de détection comporte des capteurs (66) ayant des emplacements fixes par rapport à

l'organe bobiné.

12. Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que les capteurs (66) sont des dispositifs à effet Hall, et l'ensemble comprend en outre un organe aimanté (68) ayant une position fixe par rapport au rotor et destiné à

tourner à proximité des dispositifs à effet Hall.

13. Ensemble selon l'une des revendications 11 et 12,

caractérisé en ce que le stator comprend au moins trois

enroulements (60) destinés à être alimentés, et le dispo-

sitif de commutation (62) comporte un circuit de commuta-

tion en pont ayant au moins deux commutateurs par enroule-

ment, le rotor (58) ayant quatre pôles et 1e stator ayant

trois capteurs associés et séparés par 1200 électriques.

14. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de commande est un modulateur de courant (120) destiné à former un signal en courant destiné à commander l'alimentation et l'arrêt de l'alimentation des

enroulements, et un arrangement logique (11Q destiné à com-

mander le dispositif de commutation en fonction des signaux

de commande de position et de courant.

15. Ensemble selon la revendication 14, caractérisé

en ce qu'il comprend un dispositif (126) relié à l'arrange-

ment logique (116 et destiné à former un signal de com-

mande de sens destiné à régler le sens du déplacement.

16. Ensemble selon l'une des revendications 14 et 15,

caractérisé en ce que le signal de position, le signal de

commande de courant et le signal de commande de sens for-

ment une adresse pour l'arrangement logique (116).

17. Ensemble selon l'une quelconque des revendications-

1 à 15, caractérisé en ce que la machine de conversion électromécanique d'énergie est un moteur sans balai ayant un rotor (58) et un stator portant plusieurs enroulements

(60) destinés à être alimentés.

18. Ensemhle selon l'une quelconque des revendications

1 à 17, caractérisé en ce que le dispositif de détection (66) est formé par des capteurs destinés à détecter la position relative du rotor (58) et du stator et à former un signal de secteur représentatif du secteur dans lequel

se trouve un pôle du rotor.

19. Ensemble selon la revendication 18, caractérisé en ce que les capteurs forment un signal de changement de secteur lorsqu'un pôle de rotor passe d'un secteur à un autre.

20. Ensemble selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (124) de mesure de la vitesse du rotor, et un dispositif de commande relié aux capteurs (66), au dispositif (124) de mesure de la vitesse

du rotor et au dispositif (62) de commutation, le disposi-

tif de commande comportant un modulateur (120) de courant

destiné à mesurer la vitesse du rotor à une vitesse com-

mandée et à créer un signal de commande de courant pour l'alimentation des enroulements (60) lorsque les courants dans les enroulements tombent au-dessous d'une première valeur et à cesser d'alimentation les enroulements lorsque les courants qui y circulent dépassent une seconde valeur, et un arrangement logique (116) destiné à commander le dispositif (62) de commutation en fonction des signaux de secteur et de commande de courant afin que la vitesse me- surée du rotor reste approximativement égale à la vitesse

commandée du rotor.

21. Ensemble selon la revendication-20, caractérisé en ce que le dispositif (124)-de mesure de la vitesse du rotor comporte un dispositif (292) de comptage des signaux

de changement de secteur pendant un temps prédéterminé.

22. Ensemble selon la revendication 20, caractérisé en ce que le dispositif (124) de mesure de la vitesse du

rotor comprend un dispositif (292) de comptage des impul-

sions d'horloge apparaissant entre les signaux de change-

ment de secteur.

23. Ensemble selon l'une des revendications 21 et 22,

caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (126) relié à l'arrangement logique et destiné à créer un signal de commande de couple destiné à commander le sens de rotation

du rotor.

24. - Ensemble selon la revendication 23, caractérisé en ce que le signal de secteur, le signal de commande de courant et le signal de commande decouple forment une

adresse destinée à l'arrangement logique (116).

25. Ensemble selon l'une quelconque des revendications

12 à 22, caractérisé en ce que -l'arrangement logique (116)

est une mémoire passive.

26. Ensemble selon les revendications 8 et 18 prises

ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (122) de mesure de la position du rotor-, et un dispositif de commande relié aux capteurs (66), au dispositif (122) de mesure de la position du rotor et au dispositif (62) de

commutation, le dispositif de commande comprenant un modu-

lateur (120) de courant destiné à comparer la position me-

surée du rotor à une position commandée dé celui-ci-et à

former un signal de commande de courant destiné à l'alimen-

tation des enroulements lorsque les courants dans ceux-ci tombent audessous d'une première valeur et à interrompre l'alimentation des enroulements lorsque les courants qui y circulent dépassent une seconde valeur, et un-arrangement logique (116) destiné à commander le dispositif de commuta- tion en fonction des signaux de commande de secteur et de courant afin que la position réelle du rotor soit maintenue

approximativement égale à la position commandée du rotor.

27. - Ensemble selon la revendication 26, caractérisé

en ce qu'il comprend un dispositif destiné à acquérir ini-

tialement la position du rotor (58).

28. Ensemble selon l'une des revendications 26 et 27,

caractérisé en ce que-le dispositif (122) de mesure de la position du rotor comprend un dispositif dèstiné à prédire une position future du rotor, et un dispositif (106) de -comparaison de la position actuelle du rotor à la position future et à créer un signal lorsque la position actuelle

du rotor atteint cette position future.

29. Ensemble selon la revendication 26, caractérisé en ce que les capteurs (26) sont des dispositifs à effet Hall, et la position présente du rotor est indiquée par des tensions quasi-linéaires produites par les dispositifs

à effet Hall.-

30. Ensemble selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (114) destiné à créer un signal de changement de secteur lorsqu'un pôle

du rotor (58) se déplace d'un secteur à un autre, un dis-

positif (124) commandé par le signal de changement de sec-

teur et destiné à transmettre un signal représentatif de la vitesse du rotor, et un dispositif (318) de décalage d'échelle d.es positions prévues du rotor de manière que, aux faibles vitesses, les incréments de position soient relativement

faibles et, aux faibles vitesses, les incréments de posi-

tion soient relativement grands.

31. Ensemble selon la revendication-28, caractérisé

en ce qu'il comprend un compteur réversible destiné à sui-

vre'la position du rotor.

32. Ensemble selon les revendications 5 et 17 prises

ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de

mesure de puissance destiné à créer un signal électrique re-

présentatif de la puissance fournie par le moteur, et un dispositif de commande relié aux capteurs (66) au dispo- sitif (62) de commutation et au dispositif de mesure de

puissance, le dispositif de commande comprenant un modula-

teur (120) de courant destiné à créer un signal de commande de courant ayant un coefficient variable d'utilisation, et

un arrangement logique (116) destiné à commander le. dispo-

sitif (62) de commutation afin que la puissance fournie par

le moteur soit maximale.

33. Ensemble selon la revendication 32, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de puissance transmet un

signal représentatif de la vitesse du rotor, et l'arrange-

ment logique (116) commande le dispositif (62) de commuta-

tion afin que la vitesse du rotor soit maximale.

34. Ensemble selon les revendications 17 et 33 prises

ensemble, caractérisé en ce que la vitesse du rotor est me-

surée par comptage de signaux de changement de secteur à

partir d'un moment prédéterminé.

35. Ensemble selon les revendications 19 et 33 prises

ensemble, caractérisé en ce que la vitesse du rotor est me-

surée par comptage d'impulsions d'horloge apparaissant en-

tre des signaux de changement de secteur.:

36. Ensemble selon les revendications 6 et 32 prises

ensemhle, caractérisé en ce que l'ensemble assure l'extrac-

tion maximale d'énergie d'une source de puissance limitée,

et le moteur est un moteur à courant continu sans balai.

37. Ensemble selon la revendication 36, caractérisé en ce que la source d'énergie limitée est un arrangement de

cellules solaires.

38. Ensemble selon la revendication-37, caractérisé

en ce que le moteur entraîne une pompe à eau.

39. Ensemble selon les revendications 5 et 18 prises

ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (450) destiné à former un signal représentatif du rapport 4 6 du couple moteur au courant circulant dans celui-ci, et

un dispositif de commande relié aux capteurs (66), au dis-

positif (62) de commutation et au dispositif destiné à for-

mer un signal représentatif du couple et du-courant du mo-

teur, le dispositif de commande comprenant un modulateur de courant destiné à créer un signal de commande de courant

ayant une durée réglée et un arrangement logique (116) des-

tiné à commander le dispositif de commutation afin que le

rendement du moteur soit maximal.

40. Ensemble selon la revendication 39, caractérisé

en ce que le rendement du moteur est rendu maximal par ali-

mentation des enroulements uniquement lorsque le signal re-

présentatif du rapport du couple au courant du-moteur est

maximal ou pïoche de son maximum.

41. Ensemble selon l'une des revendications 30 et 40,

caractérisé en ce que le dispositif (120) destiné à former un signal représentatif du rapport du couple au courant du,

moteur comprend un dispositif destiné à former un signal re-

présentatif de la force contre-électromotrice du moteur.

42. Ensemble selon la revendication 40, caractérisé en ce que les capteurs (66) sont des dispositifs à effet Hall, le signal représentatif du rapport du couple au courant du moteur est une tension de sortie de dispositifs à effet Hall, et le moteur est un moteur à courant continu sans balai, lemodulateur (120) de courant commandant la circulation du courant dans un enroulement uniquement lorsque la valeur absolue de la tension de Hall associée à l'enroulement est

maximale ou proche de son maximum.

43. Ensemble selon la revendication 39, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à faire varier la durée du signal de commande de courant en fonction de la

vitesse du rotor.

44. Ensemble selon la revendication 43, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre un dispositif (114) destiné à for-

mer un signal de changement de secteur lorsqu'un rotor pas-

se d'un secteur à un autre, et la vitesse du rotor est mesurée par comptage d'impulsions d'horloge apparaissant entre des

signaux de changement de.secteur.

45. Procédé de commande de la conversion d'énergie par

un ensemble électromécanique comprenant une machine électri-

que dans balai ayant des éléments de champ et bobiné mobiles l'un par rapport à l'autre, l'élément-bobiné ayant plusieurs enroulements qui peuvent être alimentés, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend - la détection de la position relative des éléments, l'alimentation des enroulements en fonction-de cette position relative,

- la détection du courant circulant dans les enrou-

lements, et - la modulation de l'intensité du courant circulant

dans les enroulements par alimentation-de ces derniers lors-

que les courants dans les enroulements sont inférieurs à une premièrevaleur et par interruption de l'alimentation des enroulements lorsque les courants qui y circulent dépassent

une seconde valeur.

46. Procédé selon la revendication 45, caractérisé en

ce que les enroulements sont alimentés en fonction d'un si-

gnal de position représentatif de la position relative des

éléments de champ et bobiné.

47. Procédé selon l'une des revendications 45 et 46,

caractérisé en ce qu'il comprend en outré la formation d'un

signal-de commande de sens destiné à régler le sens de dé-

placement.

48. Procédé selon l'une des revendications 45 et 46,

caractérisé en ce que la machine comporte un moteur sans

balai ayant un rotor et un stator qui a-plusieurs enroule-

ments qui peuvent être alimentés.

49. Procédé selon l'une des revendications-47 et 48,

caractérisé en ce que les-enroulements sont alimentés en fonction d'un signal de secteur représentatif d'un secteur

dans lequel se trouve un pôle du rotor.

50. Procédé selon la revendication 49, caractérisé en

ce que le signal de changement de secteur est créé lors-

qu'un pôle du rotor passe d'un secteur à un autre, et la -48 vitesse du rotor est mesurée puis comparée à une vitesse commandée prédéterminée du rotor, l'intensité du courant

circulant dans les enroulements étant modulée par alimenta-

tion des enroulements lorsque les courants qui y circulent tombent audessous d'une première valeur et par interruption de leur alimentation lorsque les courants qui y circulent

dépassent une seconde valeur, si bien que la vitesse mesu-

rée est maintenue à une valeur approximativement égale à la

vitesse commandée.

51. Procédé selon la revendication 49,-caractérisé en

ce que le courant circulant dans les enroulements est détec-

té, et la position du rotor est mesurée et comparée à une position commandée du rotor, l'intensité du courant dans les

enroulements étant modulée par alimentation des enroule-

ments lorsque les courants-qui y circulent tombent au-

dessous d'une première valeur et par interruption de leur alimentation lorsque les courants qui y circulent dépassent une seconde valeur, si bien que la position mesurée est

maintenue approximativement égale à la position commandée.

52. Procédé selon la revendication 51, caractérisé en ce qu'il comprend l'acquisition initiale de la position du rotor.

53. Procédé selon l'une des revendications 51 et 52,

caractérisé en ce que la mesure de la position du rotor comprend la prédiction d'une position future du rotor, la comparaison de la position actuelle du rotor à la position

future, et la création du signal lorsque la position ac-

tuelle est égale à la position prédite.

54. Procédé selon la revendication 53, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la création d'un signal de changement de secteur lorsqu'un pôle du rotor passe d'un secteur à un autre, la mesure de la vitesse du rotor, et le décalage de la position prévue du rotor de manière que, aux faibles vitesses, les incréments de position soient relativement faibles et, à grande vitesse, les incréments

de position soient relativement grands.

55. Procédé selon la revendication 49, caractérisé en

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ce que le courant circulant dans les enroulements est dé-

tecté, et un signal de changement de secteur est créé lors-

qu'un pôle du rotor passe d'un secteur à un autre, la vi-

tesse et la position du rotor sont mesurées, la vitesse me-

surée est comparée à une vitesse commandée, la position

mesurée est comparée à une position commandée, et l'inten-

sité du courant circulant dans les enroulements est modulée par alimentation des enroulements lorsque les courants qui y circulent tombent au-dessous d'une première valeur et par interruption de leur alimentation lorsque les courants qui y circulent dépassent une seconde valeur, si bien que, initialement, la vitesse mesurée du rotor est maintenue à une valeur approximativement égale à la vitesse commandée du rotor et, ultérieurement, la position mesurée du rotor

est maintenue approximativement égale à la position comman-

- dée du rotor.

56. Procédé selon l'une des revendications 50 et 55,

caractérisé en ce que la mesure de la vitesse du rotor comprend le comptage de signaux de changement de secteur

à partir d'un moment prédéterminé.

57. Procédé selon l'une des revendications 50 et 55,

caractérisé en ce que la mesure de la vitesse du rotor comprend le comptage d'impulsions d'horloge apparaissant

entre des signaux de changement de secteur.

58. Procédé selon l'une des revendications 50 et 55,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre la création d'un signal de commande de couple destiné à régler le- sens de

rotation du rotor.

59. Procédé selon l'une des revendications 47 et 58,

caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'adressage d'un arrangement logique par les signaux de secteur, de commande

de courant et de coniaande de couple.

60. Procédé selon l'une des revendications 56 et 57,

caractérisé en ce que la mesure de'la position du rotor comprend la prédiction-d'une position future du rotor, la

comparaison de la position actuelle du rotor à cette posi-

tion prédite, et la création d'un signal lorsque la position

actuelle est égale-à la position prédite.

61. Procédé selon la revendication 59, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre le décalage de la position pré-

dite du rotor de manière que, à faible vitesse, les incré-

ments de position soient relativement petits, et à vitesse

élevée, les incréments de position soient relativement grands.

62. Procédé selon la revendication 55, caractérisé en

ce qu'il comprend en outre l'acquisition initiale de la po-

sition du rotor.

* 63. Procédé selon la revendication 49, caractérisé en ce que les enroulements sont alimentés par commutation de la tension qui leur est appliquée, un signal représentatif de

la puissance fournie par le moteur est créé, et la varia-

tion du coefficient d'utilisation du dispositif de commuta-

tion varie afin que le signal représentatif de la puissance.

du moteur soit maximal.

64. Procédé selon la revendication 63, caractérisé en ce que la création d'un signal représentatif de la puissance fournie par un moteur comprend la mesure de la vitesse du

rotor.

65. -Procédé selon la revendication 64, caractérisé en ce que la mesure de la vitesse du rotor comprend la création d'un signal de changement de secteur lorsqu'un pôle du

rotor passe d'un secteur à un autre, et le comptage des si-

gnaux de changement de secteur pendant un temps prédéterminé.

66. Procédé selon la revendication 64, caractérisé en ce que la mesure de la vitesse du rotor comprend la création d'un signal de changement de secteur lorsqu'un pôle du rotor passe d'un secteur à un autre, et le comptage d'impulsions d'horloge apparaissant entre des signaux de changement de secteur.

67. Procédé selon la revendication 49, caractérisé en ce que les enroulements sont alimentés par commutation de la tension qui leur est appliquée, un signal est créé afin qu'il soit représentatif du rapport du couple au courant du moteur, et la commutation est commandée de manière que le

rendement de conversion d'énergie du moteur soit maximal.

68. Procédé selon la revendication 67, caractérisé en

ce que la commande de la commutation comprend l'alimenta-

tion des enroulements uniquement lorsque-le signal repré-

sentatif du rapport du couple au courant du moteur est ma-

ximal ou proche de son maximum.

69. Procédé selon les revendications 67 et 68 prises

ensemble, caractérisé en ce que la création d'un signal re-

présentatif du rapport du couple au courant du moteur com-

prend la création d'un signal représentatif de la force

contre-électromotrice du moteur.

70. Procédé selon la revendication 69, caractérisé en ce que la création d'un signal représentatif de la force contre-électromotrice comprend la création.d'une tension de sortie d'un dispositif à effet Hall en phase avec cette

force contre-électromotrice.

71. Procédé selon la revendication 67, caractérisé en ce qu'il comprend la mesure de la vitesse du rotor, et la

variation de la durée d'application de la tension en fonc-

tion des variations de la vitesse du rotor.

72. Procédé selon l'une quelconque des revendications

à 71, caractérisé en ce que la circulation du courant dans les enroulements est modulée à l'aideé d'un organe de

commande ayant un programme enregistré.