FR2497026A1 - Procede et dispositif de commande d'un moteur electrique - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES SYSTEMES STATIQUES DE COMMANDE DE MOTEURS ELECTRIQUES A COURANT ALTERNATIF. UN SYSTEME DE COMMANDE DE MOTEUR COMPREND PLUSIEURS CIRCUITS ONDULEURS A COURANT COMMANDE 42, 42 QUI SONT CONNECTES EN PARALLELE ET SONT COMMANDES INDIVIDUELLEMENT POUR ALIMENTER CONJOINTEMENT EN ENERGIE ELECTRIQUE UNE CHARGE CONSTITUEE PAR UN MOTEUR A COURANT ALTERNATIF 49. DANS DES CONDITIONS DE VITESSE ELEVEE ET DE COUPLE FAIBLE, LE NOMBRE DE CIRCUITS ONDULEURS MAINTENUS EN FONCTION EST INFERIEUR AU NOMBRE TOTAL DE CES CIRCUITS, AFIN DE MAINTENIR UN COURANT ALTERNATIF DANS LE OU LES CIRCUITS ONDULEURS EN FONCTION POUR PERMETTRE UN BLOCAGE SATISFAISANT DES THYRISTORS DES CIRCUITS ONDULEURS. APPLICATION A LA COMMANDE DES MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES.
Description
La présente invention concerne de façon générale
la commande d'une charge consistant en un moteur électri-
que, et elle porte plus particulièrement sur la commande d'une charge consistant en un moteur à courant alternatif, par l'utilisation de circuits onduleurs à courant commandé. Un système de commande couramment utilisé pour commander un moteur à courant alternatif emploie en tant que source de courant l'onduleur à blocage auto-séquentiel, encore appelé onduleur à courant commandé. Dans ce type de
système de commande, une source de courant continu à ten-
sion variable alimente un circuit onduleur commandé à fré-
quence variable, par l'intermédiaire d'un circuit de liai-
son à courant continu. Une forme de circuit onduleur cou-
ramment utilisée à l'heure actuelle utilise des redres-
seurs commandés par gâchette (comme par exemple des thyris-
tors, le plus couramment au silicium) dans une configura-
tion en pont prévue pour un fonctionnement polyphasé. On
utilise des condensateurs, aux bornes desquelles une ten-
sion est générée, pour bloquer les thyristors à des ins-
tants appropriés afin que le courant qui circule dans le
circuit onduleur (c'est-à-dire le courant de charge) puis-
se être transféré d'un thyristor vers un autre pour four-
nir l'énergie alternative de sortie. Un certain temps fini est nécessaire pour effectuer le blocage d'un thyristor et le transfert du courant. Bien que ce temps dépende d'un certain nombre de constantes et de variables du système, comme on l'envisagera sous peu, il dépend dans une large
mesure de la relation mutuelle entre la capacité des con-
densateurs de blocage et la valeur du courant de charge ou
de l'onduleur.
On sait que la fréquence maximale que peut attein-
dre un système d'onduleur à courant commandé est liée au
temps nécessaire pour le blocage et le transfert du cou-
rant d'une branche du circuit onduleur vers une autre bran-
che dans le groupe de l'onduleur dans lequel le blocage a lieu. Le temps total pour effectuer ce blocage est la somme de deux temps t1 et t2 définis de la manière suivante: 2 ' C(Voi E sini) tci = i Id t2= 2i (2) avec: C = capacité du condensateur de blocage Vci = tension initiale sur le condensateur Em = valeur de crête de la force contre-électro- motrice du moteur (fcém) 0 = angle de phase pendant lequel les ti.ristors
sont conducteurs (180 à 270 pour le fonction-
nement en moteur) Id = courant qui est bloqué, et,
L = réactance de fuite du moteur.
L'équation (2) ci-dessus permet de voir qu'une fois qu'on a sélectionné la capacité de blocage,le temps t2 est une constante pour un moteur donné. Le temps t1 est une variable qui dépend des tensions et des courants qui
existent dans le système, comme le montre l'équation (1).
Ces équations permettent de voir que la limite de fréquen-
ce pour la commande du moteur est plus sévère avec un cou-
ple très faible ou nul, lorsque le courant du moteur n'est
que le courant magnétisant qui est appliqué au moteur.
Ainsi, tI augmente lorsque le terme ID du dénominateur. di-
minue et lorsque le numérateur augmente, quand " = 270 et
sin ( = (-1). Le terme restant du numérateur de l'équa-
tion (1) est la capacité de blocage C. On choisit habituel-
lement cette valeur pour satisfaire un autre critère de conception dans le système global, ce critère portant sur la tension de crête dans le circuit, qui est définie de la manière suivante: Vc = Id\-C- - Emsin,.(3) Dans la conception normale, on choisit la valeur de C pour
la condition de couple maximal dans laquelle Id est maxi-
mal, afin de limiter c à une valeur compatible avec les caractéristiques de tension du semiconducteur de puissance et avec les niveaux d'isolation du moteur. Par conséquent, un système de commande nécessitant un couple maximal élevé et un couple faible à vitesse élevée présente un problème du fait que les deux critères doivent être satisfaits par la même valeur (C) du condensateur. Les considérations précédentes montrent que, fondamentalement, la capacité nécessaire est d'autant plus grande que le courant maximal qui doit être bloqué est élevé. De plus, le temps de blocage est d'autant plus grand que la capacité est élevée. Cependant, du fait que, comme on l'a indiqué, les condensateurs sont fixés une fois qu'on a fixé la conception de l'onduleur, on voit aisément que le système peut être limité à sa fréquence maximale, en particulier pendant les périodes au cours desquelles la
charge du moteur est faible, lorsque le courant a une va-
leur relativement basse. L'utilisation des condensateurs de plus forte valeur nécessaires pour des conditions de
forte charge limite la fréquence de fonctionnement du sys-
tème, en particulier pour des charges faibles. Du fait que la taille des condensateurs limite également la tension de crête admissible du système, le choix des condensateurs fait normalement intervenir un certain compromis entre la fréquence maximale de fonctionnement et les tensions de crête. Ce problème est bien connu dans l'industrie et il
est expliqué de façon beaucoup plus détaillée dans la lit-
térature technique. On citera à titre d'exemple les docu-
ments suivants "Transfer Function of a Controlled Current Inverter With Purely Inductive Load" par William McMurray,
Conference Record, Industry Applications Society, IEEE-IAS-
1978, Annual Meeting, pages 546 à 549; et "Commutation Modes of a CurrentSource Inverter" par W. Lienau, Control in Electronics and Electrical Drives, 2nd IFAC Symposium,
Copyright 1977, pages 219-299 (Pergamon Press).
Un certain nombre de techniques ont été proposées
et utilisées dans l'art antérieur pour augmenter la fréquen-
ce maximale de fonctionnement d'un système de commande em-
ployant un onduleur à courant commandé. Dans la majorité au moins de ces cas, l'effet résultant est de diminuer le temps
nécessaire pour le blocage. Les procédés connus pour rem-
plir cette fonction comprennent l'utilisation de circuits de restauration qui sont employés pour créer un courant supplémentaire pendant l'intervalle de blocage, ce courant ne traversant pas le moteur. Ce procédé nécessite des élé- ments de circuit supplémentaires pour faire circuler les courants de restauration, et on en trouve un exemple dans le brevet U.S. 3 733 543. Un autre procédé consiste à fixer
ou à limiter la tension sur les condensateurs de blocage.
Ceci permet au condensateur de blocage d'être relativement petit, pour réduire le temps de bloqage, ma s ceci nécessite également des composants supplémentaires pour
absorber l'énergie de blocage lorsque la tension du con-
densateur est maintenue à un niveau fixe. On connaît en outre le procédé consistant à ajouter une charge inductive
en parallèle sur la charge constituée par le moteur, pen-
dant les périodes de fonctionnement à vitesse élevée et à
charge faible, pour augmenter ainsi le courant de l'ondu-
leur et donc réduire le temps de blocage. Ici encore, des composants supplémentaires sont nécessaires pour commuter la charge supplémentaire dans le circuit et hors du circuit
à des instants appropriés.
L'invention a donc pour but d'offrir un procédé
et un dispositif de commande d'un moteur à courant alter-
natif, par l'utilisation de circuits onduleurs à courant
commandé connectés en parallèle.
L'invention a également pour but de réaliser un
système de commande de moteur à onduleurs à courant comman-
dé qui permette le fonctionnement du moteur à vitesse éle-
vée dans des conditions de charge faible.
L'invention a également pour but d'offrir un pro-
cédé et un dispositif de commande d'un moteur à courant
alternatif, par l'utilisation de circuits onduleurs à cou-
rant commandé connectés en parallèle, ce procédé et ce dis-
positif étant applicables à des utilisations dans lesquelles les exigences de la charge nécessitent plusieurs sources
constituées par des onduleurs, mais étant également appli-
cables à tous les systèmes de commande de moteur à onduleurs
à courant commandé.
Conformément au procédé et au dispositif de l'in-
vention, on parvient aux buts précédents, ainsi qu'à d'autres, par l'utilisation d'un système de commande de moteur à courant commandé du type comportant des premier et second circuits onduleurs connectés en parallèle qui
alimentent une charge unique consistant en un moteur élec-
trique, avec de la puissance électrique dont la valeur et la fréquence peuvent être commandées. L'invention assure la commande individuelle des circuits onduleurs sous l'effet de signaux d'entrée appropriés qui représentent le niveau de fonctionnement désiré du moteur, et elle assure de plus la détection de l'instant auquel les exigences de couple du moteur sont inférieures à un niveau prédéterminé,
avec une vitesse supérieure à une valeur prédéterminée.
Sous l'effet de cette détection, le dispositif génère un signal qui indique qu'il est souhaitable de changer le mode
de fonctionnement du système et, sous l'effet de la pré-
sence de ce signal de changement de mode, l'un des cir-
cuits onduleurs est mis hors fonction, grâce à quoi la puissance totale demandée par la charge constituée par le moteur est fournie par un nombre d'onduleurs inférieur au
nombre total dans le système global.
La suite de la description se réfère aux dessins
annexés qui représentent respectivement: Figure 1: un schéma synoptique d'un système de commande de moteur à onduleur à courant commandé, d'un type caractéristique de l'art antérieur, dont la compréhension
est utile à la compréhension de l'invention.
Figure 2: un schéma montrant l'alimentation d'une seule charge constituée par un moteur, au moyen de circuits
onduleurs à courant commandé connectés en parallèle.
Figure 3: un schéma, partiellement sous forme synoptique, montrant le mode de réalisation préféré de
l'invention.
On va tout d'abord considérer la figure 1 qui mon-
tre un système d'onduleur à courant commandé d'un type carac-
téristique de l'art antérieur. Comme le montre la figure 1, -xa uonb Z ajnf!J UT aDallTu!gp snld uoSuj op aiquom l G12woo
nuuoo addK unp gso4$sT!11q xise p quod un quem-enoo snld a-
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pliquera ultérieurement. On voit que la fréquence de fonc-
tionnement du convertisseur 15 est sous la commande d'un
dispositif de commande d'onduleur 16. Un mode de réalisa-
tion bien connu du dispositif de commande 16 comprend un oscillateur commandé en tension qui attaque un compteur
en anneau dont les signaux de sortie sont utilisés pour dé-
clencher l'amorçage (c'est-à-dire provoquer la conduction) des thyristors du pont. Dans ce type bien connu de commande, la valeur du signal d'entrée de l'oscillateur commandé en
tension commande la fréquence de sortie de l'onduleur.
La puissance de sortie du circuit onduleur 14 est appliquée en tant que puissance d'entrée polyphasée à une charge appropriée 18, consistant en un moteur qui est de préférence un moteur asynchrone. Le moteur 18 reçoit de la puissance d'entrée à une fréquence qui correspond aux
conditions de fonctionnement du convertisseur 15 de l'ondu-
leur, et avec un niveau de puissance qui correspond à l'in-
tensité du courant I c de la liaison à courant continu.
La vitesse de rotation du moteur 18 est détectée par n'importe quels moyens appropriés tels qu'un tachymètre , et une ligne en pointillés 22 montre que ce tachymètre est accouplé mécaniquement au rotor du moteur. Le tachymètre
fournit sur la ligne 23 un signal de sortie (N) qui indi-
que la vitesse du moteur. Ce signal constitue un signal d'en-
trée pour d'autres éléments du circuit de commande de moteur
qu'on décrira ultérieurement.
La commande d'ensemble de la source de courant continu 12 et du circuit onduleur 14 est effectuée au moyen d'un circuit de commande du système qui est représenté de façon générale par le bloc 24 et qui applique des signaux
au dispositif de commande de convertisseur 13 et au dispo-
- sitif de commande d'onduleur 16 par l'intermédiaire de li-
gnes respectives 26 et 28. Le circuit de commande du sys-
tème, 24, reçoit un certain nombre de signaux comprenant ceux qui sont fournis par un sous-ensemble de paramètres 30,
par l'intermédiaire d'une ligne 32, et qui indiquent la ten-
sion de l'onduleur (YI), le courant du moteur (Im), le flux entre le stator et le rotor du moteur ( y), le couple du
moteur (T) et l'angle entre le flux du moteur et le cou-
rant du moteur (Q). En outre, le circuit de commande du système, 24, reçoit par la ligne 33 lé signal de vitesse (N) qui apparaît en sortie du tachymètre 20, sur la ligne 23. Le circuit de commande du système, 24, reçoit également par l'intermédiaire de la ligne 35 un signal de référence de couple (T*) qui est le signal de sortie d'une jonction de sommation appropriée, 38. L'un des signaux
d'entrée appliqués à la jonction de sommation 3-8 est le si-
gnal de sortie d'un dispositif de commande qu'on peut ac-
tionner de façon appropriée et qui est désigné de façon générale par la référence 36. Ce dispositif applique à la
jonction de sommation 38 un signal d'entrée qui est repré-
sentatif du niveau de fonctionnement désiré, comme par exemple la vitesse désirée. Le second signal d'entrée appliqué à la jonction 38 par la ligne 34 est le signal de vitesse (N). On voit que le signal qui apparaît sur la
ligne 35 est représentatif d'un changement désiré du cou-
ple, en considérant que, par rapport à la vitesse, le si-
gnal issu du potentiomètre 36 est représentatif de la vites-
se désirée et le signal N présent sur la ligne 34 est repré-
sentatif de la vitesse réelle, et que, si la vitesse réelle
est inférieure à la vitesse désirée, un couple supplémen-
taire est nécessaire pour amener le moteur à la vitesse dé-
sirée. Le système représenté sur la figure 1 est celui qui est connu dans Part antérieur et qui est décrit en détail dans le brevet U.S. 4 230 979. En ce qui concerne les moyens particuliers utilisés pour générer les signaux
t,T et Q, on se référera au brevet U.S. 4 088 934. Le lec-
teur est invité à consulter ces brevets pour parvenir à une compréhension plus complète du système d'ensemble, et
en particulier des détails du circuit de commande du sys-
tème, 24, et du bloc de paramètres 30.
La figure 2 montre une technique caractéristi-
que selon laquelle on utilise plusieurs circuits onduleurs
à courant commandé (deux dans le cas considéré), pour alimen-
ter une seule charge consistant en un moteur. On considère que le circuit que représente la figure 2 est bien connu
de l'homme de l'art et on ne le décrira donc que briève-
ment. Du fait que les circuits onduleurs supérieur et infé-
rieur ont une structure identique, on ne décrira en détail
que le circuit supérieur, en notant que le circuit infé-
rieur est pratiquement identique, comme l'indiquent les notations accompagnées du symbole prime. En considérant maintenant la figure 2, on voit qu'une source de tension continue réglable ou un convertisseur, 40 (par exemple celui représenté en 12 sur la figure 1), fournit un courant I c par l'intermédiaire d'un circuit de liaison à courant continu comportant des lignes 45 et 46 et une inductance 44. Ce courant est appliqué à un réseau en pont triphasé qui constitue le premier circuit onduleur, représenté à
l'intérieur du cadre en pointillés 42. La puissance de sor-
tie du premier circuit onduleur 42 forme l'une des compo-
santes de la puissance d'entrée appliquée à une charge 49
constituée par un moteur, comme indiqué. Le circuit ondu-
leur 42 comprend trois redresseurs commandés de branches positives, 50, 52 et 54, dont les anodes sont connectées à
la ligne 45 et dont les cathodes sont respectivement connec-
tées aux anodes de trois diodes 56, 58 et 60, tandis que les cathodes de ces diodes sont-respectivement connectées à trois noeuds de sortie 80, 82 et 84. Les noeuds de sortie , 82 et 84 sont également connectés aux anodes respectives
de trois diodes 68, 70 et 72 dont les cathodes sont connec-
tées aux anodes respectives de trois redresseurs commandés des branches négatives 62, 64 et 66. Les cathodes de ces -trois derniers redresseurs sont connectées à l'autre ligne
à courant continu 46.
Des condensateurs de blocage appropriés sont con-
nectés entre les thyristors dans le circuit onduleur. Comme le montre la figure 2, un condensateur de blocage 70 est connecté entre les cathodes des thyristors 50 et 52 tandis qu'un second condensateur de blocage 72 est connecté entre
les cathodes des thyristors 52 et 54. Un troisième condensa-
teur de blocage 74 est connecté entre les cathodes des thyris-
tors 50 et 54. D'une manière similaire, des condensateurs de blocage 76, 78 et 79 sont connectés entre les anodes respectives des thyristors des branches négatives, 62,64 et 66. Dans un but de simplicité, on n'a pas représenté la commande de gâchette des différents thyristors du circuit 42, du fait qu'on considère que ceci est bien connu et est représenté de façon générale sur la figure i. Le premier circuit onduleur 42 fournit de la puissance au moteur 49 à partir des noeuds 80, 82 et 84, par l'intermédiaire de lignes respectives 90, 92 et 94. D'une manière similaire, le second circuit onduleur 42' applique de la puissance au même moteur 49 par l'intermédiaire de lignes 90', 921 et 94'. On considère que la représentation de la figure 2 correspond à une structure connue et qu'il est inutile de la décrire davantage. On notera cependant que, comme il est également bien connu, on peut faire fonctionner les deux circuits onduleurs en synchronisme ou en déphasage mutuel, dans le but de commander le facteur de puissance, ce qui est encore une caractéristique connue. Il faut enfin
mentionner maintenant le point suivant: bien qu'on ait re-
présenté des "moteurs uniques" (49 sur la figure 2 et 18 sur la figure 1), c'est de façon générale une charge du type moteur qu'on entend représenter dans tous les cas, y
compris celui de la figure 3 qu'on envisagera ultérieure-
ment. Cette charge du type moteur peut être constituée en réalité par un seul moteur avec un seul jeu d'enroulements, par un moteur avec plusieurs jeux d'enroulements ou, selon une variante, par plusieurs moteurs individuels, d'un type
ou de l'autre, connectés aux sorties des circuits onduleurs.
On va maintenant considérer la figure 3 qui repré-
sente le mode de réalisation préféré de l'invention. Il res-
sort immédiatement de façon évidente que de nombreuses simi-
litudes existent entre la figure 3 et la figure 1, en par-
ticulier lorsqu'on considère l'explication de la figure 2.
De ce fait, les caractères de référence utilisés pour la figure 1 seront utilisés pour la figure 3, dans la mesure du possible. D'une manière similaire à celle employée pour la figure 2, on utilise également des notations accompagnées i1 du symbole prime dans le cas de configurations de circuit identiques. Sur la figure 3, un moteur 18 reçoit à nouveau
de l'énergie électrique à partir d'une configuration d'on-
duleurs qui comprend, comme sur la figure 1, une source de courant continu variable 12 connectée à un circuit ondu-
leur 14 par l'intermédiaire d'un circuit de liaison à cou-
rant continu qui comprend une inductance 17. De la manière
décrite en relation avec la figure 2, une seconde alimen-
tation pour le moteur 18 canprend une source de tension continue variable 12' qui alimente un circuit onduleur approprié 14' par l'intermédiaire d'une liaison à courant
continu 17'. Les deux circuits onduleurs peuvent être com-
mandés de manière synchrone ou de manière déphasée, comme on l'a envisagé en relation avec la figure 2. La vitesse du moteur est détectée par des moyens appropriés tels qu'un tachymètre 20 qui applique sur la ligne 23 un signal de vitesse (N) qui est transmis par la ligne 21 au bloc de paramètres du système, 30, et par la ligne 33 au circuit de commande du système, 24. De plus, le signal de vitesse est appliqué par la ligne 34 à la jonction de sommation
38 qui reçoit en outre un signal de commande d'entrée pro-
venant d'un dispositif de commande approprié 36 tel qu'un
potentiomètre, comme décrit précédemment.
Le signal de sortie de la jonction de sommation 38, c'est-à-dire un signal de référence de couple T*, est
appliqué par la ligne 35 au circuit de commande du sys-
tème, 24, qui applique des signaux de sortie, par l'inter-
médiaire de lignes 26 et 28, à une première source d'éner-
gie pour le moteur, parmi plusieurs de ces sources d'éner-
gie, de la manière indiquée. A cet égard, la commande de la première source d'énergie pour le moteur 18, comprenant la source 12 et le circuit onduleur 14, est identique à
celle décrite précédemment en relation avec la figure 1.
D'une manière similaire, lorsque le fonctionnement du moteur
s'effectue dans ce qu'on pourrait considérer comme la pla-
ge normale, c'est-à-dire lorsqu'un couple notable est néces-
saire à des vitesses qui ne sont pas excessives, le circuit de commande du système, 24, applique des signaux de sortie au circuit de commande de convertisseur 13' et au circuit de commande d'onduleur 16', par l'intermédiaire des lignes et 103, pour commander la seconde source d'énergie pour le moteur, de la manière décrite en relation avec la figure 2 (c'est-à-dire soit selon un mode synchrone, soit selon un mode déphasé). On notera qu'en ce qui concerne le circuit de commande de convertisseur 13', le signal qui est acheminé par la ligne 100 est appliqué au moyen d'une porte de valeur basse 102. On en dira plus sur cette porte par la suite, mais on peut considérer pour!instant qu' elle transmet simplement le signal présent sur la ligne 100. Comme indiqué précédemment, l'Cinvention s'applique essentiellement aux situations dans lesquelles la charge de type moteur, 18, est faiblement chargée (le couple demandé
est faible et il en est donc de même du courant) et la vi-
tesse demandée est élevée. Comme on l'a expliqué dans l'in-
troduction, cette condition peut créer des difficultés
importantes dans le blocage effectif des thyristors appar-
tenant aux circuits onduleurs 15 et 15'.
Comme indiqué précédemment, le but de l'inven-
tion est d'atténuer ce problème de blocage en mettant hors
fonction l'un des circuits onduleurs qui alimentent le mo-
teur 18, de telle façon que le nombre de circuits onduleurs qui fonctionnent soit inférieur au nombre total de circuits disponibles pour fournir la puissance totale demandée par le moteur, ce qui augmente les valeurs de courant dans les
circuits onduleurs en fonctionnement et conduit à un blo-
cage plus efficace. Dans ce but, comme le montre la figure 3, le signal T* qui provient de la jonction de sommation 38 est appliqué à un circuit de calcul de valeur absolue 104, de telle façon que le signal de sortie de ce circuit,
JT*I, représentant la valeur absolue du signal de référen-
ce de couple soit appliqué sur la ligne 106 pour constituer
un signal d'entrée d'un circuit comparateur approprié 108.
Le second signal d'entrée du comparateur 108 est un signal de tension Référence n02 qui représente une valeur de couple minimale prédéterminée. Ainsi, le comparateur 108 produit un signal de sortie (signal de "couple réduit") sur sa sortie
lorsque le couple demandé par le système tombe au-
dessous d'une valeur prédéterminée. Le signal de couple
réduit présent sur la ligne 110 constitue un signal d'en-
trée d'une porte ET 112. Le second signal d'entrée de la porte ET 112 est le signal de sortie (signal de vitesse
excessive) d'un second comparateur 114 dont un premier si-
gnal d'entrée est constitué par un signal de tension Réfé-
rence n0l qui représente une vitesse prédéterminée du
moteur à laquelle des problèmes de blocage peuvent commen-
cer à apparaître pour de faibles valeurs de charge du moteur. Le second signal d'entrée du comparateur 114 est le signal de sortie d'un second circuit de calcul de valeur absolue 116 dont le signal d'entrée est le signal de vitesse,
N. Le signal de sortie ( INI) du circuit de calcul de va-
leur absolue 116 représente donc la vitesse absolue du
moteur, indépendamment du sens de rotation. Ce signal appa-
raît sur la ligne 118 et constitue le second signal d'entrée
du comparateur 114.
Le signal de sortie de la porte ET 112 est appelé ici un signal de changement de mode du fait qu'il produit un changement du mode de fonctionnement du système et il constitue tout d'abord un signal d'entrée pour un bloc de fonction de transfert 120. Comme représenté, le signal desortie de ce bloc diminue immédiatement d'une certaine
valeur haute à une valeur basse lorsque le signal de chan-
gement de mode provenant de la porte ET 112 passe, par exem-
ple, d'un "0" binaire à un "1" binaire. Lorsque le signal de changement de mode présente une transition dans le sens opposé, c'est-à-dire d'un "1" binaire à un "0" binaire, le signal de sortie du bloc 120 s'élève en rampe jusqu'à une certaine valeur déterminée. Le signal de sortie du bloc constitue un second signal d'entrée pour la porte de valeur basse 102 mentionnée précédemment. La porte de valeur basse 102 est du type bien connu qui transmet celui des deux signaux d'entrée appliqués à la porte qui a la valeur la plus basse, c 'est-à-dire dans ce cas la plus basse des valeurs
appliquées par les lignes 100 et 122.
Le signal de sortie de changement de mode de la porte ET 112 constitue également un signal d'entrée pour un bloc de fonction 124 qui fournit un signal de sortie qui correspond à son signal d'entrée, mais qui établit un retard lorsque le niveau du signal-d'entrée diminue. Ainsi, lors- que le signal de sortie de la porte 112 passe à un "1" binaire, le signal est transmis immédiatement, mais lorsque ce signal passe d'un "1" binaire à un "0" binaire, le signal de sortie est retardé. Le signal de sortie du bloc 124 est appliqué par la ligne 126 au circuit de commande d'onduleur 16' et il a pour fonction, lorsqu'il est dans son état
binaire "1", d'interdire le fonctionnement du circuit ondu-
leur 15' d'une certaine manière appropriée, comme par exem-
ple en supprimant les signaux de gâchette des thyristors
*de ce circuit.
La description qui précède montre que la porte
ET 112 fournit un signal de sortie à l'état binaire "0" tant que le signal de couple sur la ligne 106 et le signal de vitesse provenant du tachymètre 20, qui apparait sur la ligne 34, sont respectivement supérieur et inférieur à des valeurs prédéterminées. Lorsque ces signaux représentent des exigences opposées, c'est-à-dire un couple faible et une vitesse élevée, le signal de sortie de la porte ET 112 est un "1" binaire. De ce fait, lorsque le signal de sortie de changement de mode de la porte ET 112 passe à un "1"
binaire, ce qui indique qu'un fonctionnement à couple fai-
ble et à vitesse élevée est exigé, le premier effet se ma-
nifeste dans le bloc de retard à la décroissance, 124, qui
transmet un signal binaire "11"l au circuit de commande d'on-
duleur 16', par la ligne 126, de façon que ce circuit de commande arrête immédiatement d'appliquer les signaux de commande de gâchette aux thyristors du circuit onduleur '. Simultanément, le signal de sortie de la porte ET 112, transmis par le bloc de fonction de transfert 120, fait en sorte que la porte de valeur basse 102 transmette un signal
de valeur basse présent sur la ligne 122, pour que le cir-
cuit de commande de convertisseur 13' passe immédiatement dans un type de fonctionnement complètement négatif afin de
réduire rapidement à zéro le courant (Ic) dans l'induc-
tance 17'. On voit ainsi que lorsqu'un mode de fonction-
nement à couple faible et à vitesse élevée est exigé pour la charge du type moteur, 18, le second système représenté, désigné avec la notation affectée du symbole prime, est mis hors fonction et la totalité de la puissance demandée
par la charge du type moteur, 18, est fournie par les ali-
mentations restantes qui font partie du système global.
Lorsque les exigences de couple du système ont augmenté et/ou les exigences de vitesse ont diminué et
lorsque la commutation effective des thyristors des systè-
mes hors fonction est possible, le signal de sortie de la porte ET 112 passe à un état binaire "O". Cette valeur du signal de changement de mode est appliquée au bloc de fonction de transfert 120, ce qui fait que le signal de
sortie de ce bloc commence à croître en rampe, comme indi-
qué. Lorsque le signal sur la ligne 122 dépasse le signal sur la ligne 100, le circuit de commande du système, 24, reprend la commande de l'alimentation en tension continue 11', comme précédemment. Au bout d'un court retard, ce même signal binaire "0" provenant de la porte ET 112 est transmis par le bloc de retard à la décroissance, 124, et il apparaît sur la ligne 26, ce qui permet au circuit de
commande du système, 24, de reprendre la commande du cir-
cuit onduleur 141', en fonction du signal de commande pré-
sent sur la ligne 103.
En résumé, on voit que lorsque les exigences de couple et de vitesse de la charge du type moteur 18, sont
comprises dans des limites déterminées, le circuit de com-
mande du système, 24, commande effectivement le moteur au
moyen de l'ensemble des systèmes d'alimentation, et lors-
que les exigences de couple et de vitesse sont à l'exté-
rieur de ces limites déterminées, le nombre de systèmes
d'alimentation en fonction est inférieur au nombre total.
Bien qu'on n'ait représenté que deux alimentations de moteur connectées en parallèle, l'homme de l'art notera aisément qu'on pourrait employer tout aussi facilement des
alimentations supplémentaires et que les alimentations pour-
raient être par la suite mises hors fonction en définissant
de façon appropriée des valeurs de référence en correspon-
dance avec des-signaux de couple réduit et de vitesse exces-
sive. On a envisagé précédemment les variantes possibles des charges du type moteur.
Claims (8)
1. Système de commande de moteur à courant comman-
dé du type comportant plusieurs circuits onduleurs (15, 15') connectés en parallèle de façon à fournir à une charge du type moteur électrique (18) de la puissance électrique dont on peut commander la valeur et la fréquence, caractérisé
en ce qu'il comprend: des moyens (16, 16') destinés à com-
mander individuellement les circuits onduleurs sous l'effet de signaux d'entrée respectifs représentant un niveau de fonctionnement désiré du moteur; des moyens (20, 108, 114, 112) destinés à détecter le moment auquel les exigences
de puissance du moteur correspondent à des conditions infé-
rieures à une charge prédéterminée et supérieures à une vitesse prédéterminée, ces moyens produisant un signal de changement de mode sous l'effet de ces conditions; et des moyens de commande (102, 120, 124) qui réagissent au signal de changement de mode en mettant en fonction un nombre de
circuits onduleurs inférieur au nombre total de ces cir-
cuits pendant la présence du signal de changement de mode,
grâce à quoi la puissance demandée par le moteur est four-
nie par un nombre de circuits onduleurs inférieur au nom-
bre total de ces circuits.
2. Système de commande de moteur selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend seulement des premier et second circuits onduleurs (15', 15) et en ce que
le signal de changement de mode met hors fonction unique-
ment un premier circuit onduleur (15').
3. Système de commande de moteur selon l'une quel-
conque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les
moyens de commande (102, 120, 124) réagissent en outre à l'absence du signal de changement de mode en permettant le fonctionnement du nombre total de circuits onduleurs pour fournir de l'énergie électrique à la charge du type moteur (18).
4. Système de commande de moteur selon l'une quel-
conque des revendications 1 à 3, dans lequel la charge du
type moteur (18) est une charge du type moteur électrique à courant alternatif polyphasé, caractérisé en ce que chacun des différents circuits onduleurs à courant commandé (15, ') connectés en parallèle comporte plusieurs branches
de conduction du courant électrique, chacune de ces bran--
ches comprenant un redresseur commandé et au moins un con-
densateur de blocage associé, ces circuits onduleurs fonc-
tionnant conjointement de façon à fournir de la puissance électrique à la charge du type moteur pendant un premier mode de fonctionnement de cette charge; le système comprend des moyens destinés à alimenter chaque circuit onduleur avec de la puissance électrique continué de niveau variable; les moyens (20, 114) destinés à détecter le moment auquel
la charge du type moteur fonctionne à une vitesse supé-
rieure à une valeur prédéterminée produisent un signal de vitesse excessive qui est proportionnel à la vitesse; et le système comprend des moyens (38, 104, 108) destinés à détecter le moment auquel le couple de sortie exigé pour
la charge du type moteur est inférieur à une valeur pré-
déterminée, et à produire un signal de couple réduit pro-
portionnel à la-valeur du couple, ainsi que des moyens (112) qui réagissent au signal de vitesse excessive et au signal de couple réduit de façon à produire un signal de
changement de mode qui met en fonction un nombre de cir-
cuits onduleurs inférieur au nombre total de circuits ondu-
leurs disponibles, pour fournir de la puissance électrique
à la charge du type moteur pendant un second mode de fonc-
tionnement de cette charge.
5. Système de commande de moteur selon la reven-
dication 4, caractérisé en ce que les moyens (112) qui pro-
duisent le signal de changement de mode placent en outre
le système de commande dans le premier mode de fonctionne-
ment en l'absence du signal de vitesse excessive ou du signal
de couple réduit.
6. Procédé d'extension de 'La plage de vitesse d'une charge du type moteur, jusqu'à des valeurs supérieures aux valeurs normales pour des valeurs faibles de la charge du type moteur, dans le cadre d'un système de commande de
moteur à courant alternatif du type employant plusieurs cir-
cuits onduleurs (15, 15') à courant commandé qui peuvent être actionnés individuellement, caractérisé en ce que: on fournit de la puissance électrique à la charge du type moteur (18) en utilisant l'ensemble des circuits onduleurs pendant un premier mode de fonctionnement; on détecte le moment auquel les exigences de couple et de vitesse de la charge sont telles qu'elles placent le moteur dans un mode de fonctionnement potentiellement instable, et on produit
un signal de changement de mode en présence de ces condi-
tions; et, sous l'effet du signal de changement de mode, on met hors fonction l'un au moins des circuits onduleurs (15'), grâce à quoi la puissance totale demandée par la charge du type moteur est fournie, dans un second mode de
fonctionnement, par un nombre de circuits onduleurs infé-
rieur au nombre total de circuits onduleurs disponibles.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'opération consistant à détecter les exigences
de couple et de vitesse et à produire un signal de chan-
gement de mode s'effectue en détectant le moment auquel la vitesse demandée est supérieure à une valeur prédéterminée, de façon à produire un signal de vitesse excessive; en détectant le moment auquel le couple demandé est inférieur à une valeur prédéterminée, de façon à produire un signal de couple réduit; et en produisant le signal de changement de mode sous l'effet de 1' existence simultanée du signal
de vitesse excessive et du signal de couple réduit.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge du type moteur (18) est alimentée par des premier et second circuits onduleurs (15', 15) et sous l'effet du signal de changement de mode, le premier des circuits onduleurs (15') est mis hors fonction, ce qui fait que la totalité de la puissance demandée par la charge
du type moteur est fournie par le second des circuits ondu-
leurs (15).
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