FR2498029A1 - COUPLING DEVICE FOR ADJUSTING ELECTRICAL CONTROLS - Google Patents
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Abstract
DANS LE DISPOSITIF DE COUPLAGE POUR LE REGLAGE DE COMMANDES ELECTRIQUES, ON EMPLOIE UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE-NUMERIQUE 12, TOUT EN UTILISANT UN REDRESSEUR TRIPHASE ET UN ONDULEUR TRIPHASE 3. A L'AIDE DE LA VALEUR DE LA GRANDEUR PRESCRITE AINSI MODIFIEE DE LA COMMANDE ELECTRIQUE, ON ADRESSE A UNE MEMOIRE 10 DONT CHAQUE ADRESSE REPRESENTE UNE GRANDEUR DE COMMANDE PROPORTIONNELLE A LA TENSION DE SORTIE DE L'ONDULEUR 3. LA GRADEUR DE COMMANDE EST AMENEE AU REGULATEUR 2 COMME VALEUR PRESCRITE APRES TRANSFORMATION DANS LE CONVERTISSEUR NUMERIQUE-ANALOGIQUE 14. ON GARANTIT AINSI UNE UTILISATION OPTIMALE DE L'ENERGIE.IN THE COUPLING DEVICE FOR THE ADJUSTMENT OF ELECTRICAL CONTROLS, AN ANALOGUE-DIGITAL CONVERTER 12 IS USED, WHILE USING A THREE-PHASE RECTIFIER AND A THREE-PHASE 3 INVERTER. , WE ADDRESS TO A MEMORY 10 OF WHICH EACH ADDRESS REPRESENTS A CONTROL SIZE PROPORTIONAL TO THE OUTPUT VOLTAGE OF THE UPS 3. THE CONTROL GRADE IS PROVIDED TO REGULATOR 2 AS PRESCRIBED VALUE AFTER TRANSFORMATION IN THE DIGITAL-ANALOGUE CONVERTER 14. ON THUS GUARANTEES OPTIMAL USE OF ENERGY.
Description
DISPOSITIF DE COUPLAGE POUR LE REGLAGE DE COMMANDESCOUPLING DEVICE FOR ADJUSTING CONTROLS
E LEC TRIQUESE LEC TRIQUES
La présente invention concerne un dispositif de couplage pour le réglage de commandes électriques, lequel comprend un redresseur triphasé, un régulateur et un onduleur triphasé influençable par un The present invention relates to a coupling device for adjusting electrical controls, which comprises a three-phase rectifier, a regulator and a three-phase inverter that can be influenced by a
circuit de commande électronique.electronic control circuit.
Lors du réglage de la vitesse de rotation de commandes à courant triphasé et alternatif, il est d'usage d'utiliser des changeurs de fréquences car on peut réaliser ainsi un réglage a faibles pertes de la vitesse de rotation. Dans ce cas, le taux de distorsion de la When adjusting the speed of rotation of three-phase and alternating current controls, it is customary to use frequency changers because it is thus possible to adjust the rotation speed with low losses. In this case, the distortion rate of the
tension de sortie du changeur doit être maintenu aussi petit que pos- changer output voltage should be kept as small as pos-
sible dans le domaine entier de la vitesse de rotation et, au surplus, le rapport entre la tension de sortie du changeur et sa fréquence doit sible in the entire range of the speed of rotation and, moreover, the ratio between the output voltage of the changer and its frequency must
être en relation spécifique pour chaque réglage de la vitesse de rota- have a specific relationship for each setting of the rotational speed
tion. Ce n'est qu'en respectant ces deux conditions qu'une utilisation optimale de l'énergie est possible, tion. Only by respecting these two conditions can optimal use of energy be possible,
Les dispositifs de couplage connus pour le réglage de la vites- The known coupling devices for adjusting the speed
se de rotation de commandes électriques font usage d'étages de com- se of rotation of electric controls make use of stages of com-
mutation électroniques qui, par une commande spéciale de ces étages electronic mutation which by a special order of these floors
de commutation, produisent, avec l'onduleur la tension de sortie dé- switching output, together with the inverter, produce the output voltage
sirée. Des opérations de couplage compliquées se déroulent dans les étages de commutation pour lesquels on peut utiliser, par exemple, des répartiteurs, des registres à décalage, des compteurs ou d'autres sirée. Complicated coupling operations take place in the switching stages for which distributors, shift registers, counters or the like can be used, for example
étages de commutation quasi dynamiques équivalents. Une dépense é- equivalent quasi-dynamic switching stages. An expenditure
levée en circuits est donc nécessaire pour satisfaire aux exigences du caractère quasi dynamique. Mais, ce caractère quasi dynamique agit précisément d'une manière négative sur le taux de distorsion de lifting in circuits is therefore necessary to satisfy the requirements of the quasi-dynamic character. However, this quasi-dynamic character acts precisely in a negative way on the distortion rate of
la tension de sortie produite et ce, sur la gamme de fréquences en- the output voltage produced and this over the frequency range
tière (gamme de vitesses de rotation). Comme le taux de distorsion rend plus médiocre la transformation de l'énergie car, par exemple, third (range of rotational speeds). As the distortion rate makes the transformation of energy more poor because, for example,
l'énergie transformée en chaleur dans un moteur électrique est direc- the energy transformed into heat in an electric motor is direct
tement proportionnelle au taux de distorsion, ces dispositifs produc- proportional to the rate of distortion, these devices produce
teurs de tension ne conviennent pas pour des utilisations o la trans- voltage sensors are not suitable for uses where the trans-
formation de l'énergie est optimale, par exemple, des pompes de chaleur. Energy formation is optimal, for example, heat pumps.
Comme déjà mentionné, une transformation optimale de l'énergie é- As already mentioned, an optimal transformation of the energy
lectrique en énergie dynamique dépend aussi du rapport de la tension electric dynamic energy also depends on the voltage ratio
de sortie produite au moyen d'un onduleur à sa fréquence. Ce rap- output produced by an inverter at its frequency. This report
port est linéaire contrairement à chacun des cas d'utilisation, de sor- port is linear unlike each of the use cases, so
te que, dans les dispositifs de couplage connus pour le réglage de te that in known coupling devices for adjusting
commandes électriques, il est possible d'influencer faiblement le rap- electrical controls, it is possible to have a slight influence on the
port tension-fréquence à la limite inférieure et/ou à la limite supé- voltage-frequency port at the lower limit and / or at the upper limit
rieure de la gamme de vitesses de rotation. De cette façon, on s'ef- the range of rotational speeds. In this way, we try to
force de satisfaire en quelque sorte à chaque cas d'utilisation. Pour des commandes électriques déterminées, telles que, par exemple des strength to somehow satisfy each use case. For specific electrical controls, such as, for example,
commandes de pompes de chaleur ou des commandes de pompes d'a- heat pump controls or heat pump controls
limentation et de circulation, le rapport tension-fréquence n'est pas fondamentalement linéaire (par exemple, cubique pour la commande de ventilateurs), si bien que les procédés connus pour l'adaptation du supply and circulation, the voltage-frequency ratio is not fundamentally linear (for example, cubic for the control of fans), so that the known methods for the adaptation of the
développement tension-fréquence d'un changeur à chaque cas d'utilisa- voltage-frequency development of a changer for each use case
tion sont totalement insuffisants. Dès lors, une commande réglable ainsi actionnée est entièrement non économique et par conséquent non tion are totally insufficient. Therefore, an adjustable control thus actuated is entirely uneconomical and therefore not
satisfaisante par suite de sa médiocre utilisation d'énergie. satisfactory due to its poor use of energy.
Dans ces conditions, le but de la présente invention consiste Under these conditions, the object of the present invention consists
à réaliser un dispositif de couplage pour le réglage de commandes-- to make a coupling device for adjusting controls--
électriques oh l'utilisation de l'énergie est optimale. electric oh the use of energy is optimal.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, en ce sens This object is achieved, in accordance with the invention, in this sense
qu'une grandeur de valeur prescrite de la commande électrique, gran- that a prescribed value quantity of the electrical control, large
deur modifiée par un convertisseur analogique-numérique, est adres- modified by an analog-digital converter, is addressed
sée à une mémoire dont chaque adresse contient une grandeur de com- stored in a memory, each address of which contains a magnitude of
mande proportionnelle à la tension de sortie de l'onduleur et amenée au régulateur comme valeur prescrite après transformation dans un control proportional to the output voltage of the inverter and brought to the regulator as a prescribed value after transformation in a
convertisseur numérique-analogique. digital to analog converter.
La mesure conforme à l'invention offre la possibilité de mé- The measurement according to the invention offers the possibility of
moriser, dans une mémoire conçue, par exemple, comme une mé- moralize, in a memory conceived, for example, as a
moire de constantes, plusieurs valeurs prescrites représentant le rap- memory of constants, several prescribed values representing the ratio
port tension-fréquence et de les sélectionner par un étage de sélec- voltage-frequency port and select them by a selection stage
tion pour la mise en service d'une commande électrique. Dans ce cas, le régulateur peut être conçu comme un régulateur de tension tion for the commissioning of an electric control. In this case, the regulator can be designed as a voltage regulator
et recevoir, du convertisseur numérique-analogique, la valeur de ten- and receive, from the digital-analog converter, the value of
-3- sion prescrite de l'onduleur triphasé. Le circuit de commande de l'onduleur triphasé peut comprendre ici une mémoire émettant des signaux pour l'onduleur et dont la vitesse de lecture est dérivée de chaque nombre de tours d'entraînement désiré (fréquence) du rapport tension- fréquence. L'invention est décrite en détail ci-après à l'aide des dessins ci-annexés, dans lesquels: la figure 1 est un schéma de montage; et -3- prescribed voltage of the three-phase inverter. The control circuit of the three-phase inverter can here comprise a memory emitting signals for the inverter and the reading speed of which is derived from each desired number of drive turns (frequency) of the voltage-frequency ratio. The invention is described in detail below with the aid of the attached drawings, in which: FIG. 1 is an assembly diagram; and
la figure 2 est un diagramme.Figure 2 is a diagram.
Le schéma de montage de la figure 1, représenté en partie comme un schéma synoptique, se compose du redresseur triphasé I suivi du régulateur de tension continue 2 monté en aval, ainsi que d'un onduleur triphasé 3. L'onduleur triphasé 3 est formé de six The assembly diagram of FIG. 1, represented in part as a block diagram, consists of the three-phase rectifier I followed by the DC voltage regulator 2 mounted downstream, as well as a three-phase inverter 3. The three-phase inverter 3 is formed of six
transistors npn 4 dont deux sont montés en série, par leur voie col- npn 4 transistors, two of which are connected in series, by their col-
lecteur-émetteur, entre la tension de sortie du régulateur de tension continue 2. Les trois points de jonction de l'émetteur d'un transistor reader-transmitter, between the output voltage of the DC voltage regulator 2. The three junction points of the emitter of a transistor
avec le collecteur d'un autre transistor forment chaque fois une sor- with the collector of another transistor each time form an outlet
tie U, V, W de l'onduleur triphasé 3. Un étage excitateur 5 comman- tie U, V, W of the three-phase inverter 3. An exciter stage 5 controls
de, par ses six sorties Q0 à Q5 les bases des six transistors 4, de sorte qu'il en résulte, aux sorties U, V, W, un courant triphasé d'une fréquence dépendant de l'excitation des transistors et d'une amplitude dépendant de la tension de sortie du régulateur de tension continue 2. Cet étage excitateur 5 est, de son côté, commandé par six sorties Q0 à Q5 d'une mémoire de constantes 6 dont la vitesse of, by its six outputs Q0 to Q5 the bases of the six transistors 4, so that it results therefrom, at the outputs U, V, W, a three-phase current of a frequency dependent on the excitation of the transistors and of a amplitude dependent on the output voltage of the DC voltage regulator 2. This exciter stage 5 is, in turn, controlled by six outputs Q0 to Q5 of a memory of constants 6 whose speed
de lecture est influençable par les sorties Q0 à Q3 d'un compteur 7. can be influenced by the outputs Q0 to Q3 of a counter 7.
Un étage de sélection 8 offre ici la possibilité de régler, pour un A selection stage 8 here offers the possibility of adjusting, for a
appel sélectif, des adresses déterminées de la mémoire de constan- selective call, specific addresses in the constant memory
tes et de choisir par conséquent des formes d'ondes déterminées pour tes and therefore choose specific waveforms for
la tension de sortie à produire. Dans ce cas, le compteur 7 est ap- the output voltage to be produced. In this case, the counter 7 is ap-
provisionné en signaux d'un convertisseur tension-fréquence 9 (F/U) provisioned by signals from a voltage-frequency converter 9 (F / U)
qui reçoit la tension d'entrée prescrite voire la fréquence prescrite. which receives the prescribed input voltage or even the prescribed frequency.
La partie essentielle de l'invention réside dans le circuit de commande décrit ci-après du régulateur de tension continue 2. A The essential part of the invention resides in the control circuit described below of the DC voltage regulator 2. A
cet effet, on a prévu une mémoire de constantes 10 o sont mémori- For this purpose, a memory of constants 10 o are provided for.
sds plusieurs rapports tension-fréquence de commandes électriques sds multiple voltage-frequency relationships of electrical controls
déterminées, rapports sélectionnables par un étage de sélection 11. determined, ratios selectable by a selection stage 11.
La mémoire 10 est adressée ici par les sorties Q à Q7 d'un con- The memory 10 is addressed here by the outputs Q to Q7 of a
vertisseur analogique-numérique 12 (ADC) qui, de son côté, est com- analog-digital vertiser 12 (ADC) which, for its part, is
mandé par le signal de sortie d'un convertisseur fréquence-tension I 3 (U/F). Des données numériques sont par conséquent disponibles, selon le choix par l'étage de sélection 11, aux sorties Q0 à Q7 de la mémoire 10 et parviennent, par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique- analogique 14 (DAC), comme valeur de tension prescrite, au régulateur de tension 2 qui reçoit la valeur de tension réelle. Il est donc possible de mémoriser, dans la mémoire 10, les données ordered by the output signal of a frequency-voltage converter I 3 (U / F). Digital data are therefore available, as desired by the selection stage 11, at the outputs Q0 to Q7 of the memory 10 and arrive, via a digital-analog converter 14 (DAC), as the value of prescribed voltage, to voltage regulator 2 which receives the actual voltage value. It is therefore possible to store, in memory 10, the data
de plusieurs rapports tension-fréquence et de disposer ainsi de plu- multiple voltage-frequency relationships and thus have more
sieurs lignes caractéristiques pour l'accélération et/ou le freinage optimal de chaque commande électrique. Mais, il est aussi possible, en plus d'un réglage de la tension, de régler le courant de charge et/ou la puissance de chaque commande. Les signaux Fin et Uin déjà mentionnés agissent dans ce cas sur le dispositif de couplage several characteristic lines for optimal acceleration and / or braking of each electrical control. However, it is also possible, in addition to adjusting the voltage, to adjust the charging current and / or the power of each control. The End and Uin signals already mentioned act in this case on the coupling device.
comme un réglage prioritaire.as a priority setting.
Tel que ceci se dégage du diagramme de la figure 2, les com- As can be seen from the diagram in Figure 2, the com-
mandes électriques peuvent avoir des rapports tension-fréquence for- electric mandes can have strong voltage-frequency ratios
tement différents. Dans le diagramme, la tension est portée en or- very different. In the diagram, the voltage is shown in gold-
donnée et la fréquence, en abscisse. La courbe 20 donne dans ce given and frequency, on the abscissa. Curve 20 gives in this
cas l'allure pour un ventilateur, tandis que la courbe 21 montre l'al- case the shape for a fan, while curve 21 shows the al-
lure pour un moteur électrique, de préférence un moteur électrique monté dans des pompes de chaleur. A l'aide de l'invention, il est donc possible de décomposer les lignes caractéristiques en 2 sections partielles 22 dont les valeurs de tension correspondent aux données lure for an electric motor, preferably an electric motor mounted in heat pumps. Using the invention, it is therefore possible to decompose the characteristic lines into 2 partial sections 22, the voltage values of which correspond to the data.
contenues dans la mémoire 10. Il en résulte donc une utilisation con- contained in memory 10. This therefore results in consistent use.
sidérablement améliorée de l'énergie lors de la transformation de l'énergie électrique en énergie dynamique, le taux de distorsion de la tension de sortie produite étant fortement réduite par la commande considerably improved energy when transforming electrical energy into dynamic energy, the rate of distortion of the output voltage produced being greatly reduced by the control
conforme à l'invention.according to the invention.
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