FR2509545A1

FR2509545A1 - Appareil de commande de l'alimentation d'un moteur electrique et appareil d'entrainement le comportant avec un moteur

Info

Publication number: FR2509545A1
Application number: FR8212183A
Authority: FR
Inventors: H Keith Kidd
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1982-07-12
Publication date: 1983-01-14
Also published as: GB2104691B; DE3226547C2; GB2104691A; US4368411A; DE3226547A1; FR2509545B1; JPS5819180A; CA1177531A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE COMMANDE D'UN MOTEUR A QUATRE QUADRANTS. LE CIRCUIT DE COMMANDE COMPORTE UN MODULATEUR 40 PAR IMPULSIONS DE LARGEUR VARIABLE QUI ADRESSE UNE MEMOIRE 30 QUI COMMANDE UN CIRCUIT 24 DE COMMUTATION EN PONT, COMPRENANT DES PAIRES DE TRANSISTORS. LA MEMOIRE RECOIT AUSSI DES SIGNAUX DE POSITION DU ROTOR TRANSMIS PAR UN CAPTEUR 42. L'APPAREIL FONCTIONNE EN MODE A REACTION LORS D'UN CHANGEMENT DE SENS ET ASSURE UNE TRANSITION REGULIERE LORSQUE LA FORCE CONTRE-ELECTROMOTRICE DU MOTEUR N'EST PLUS SUFFISAMMENT GRANDE POUR LA BOUCLE DE COMMANDE. APPLICATION A LA COMMANDE DES MOTEURS CONTINUS SANS BALAI.

Description

La présente invention concerne les appareils électro-

niques de commande de moteurs électriques et plus précisément un appareil asservi destiné à un moteur sans balai synchronisé automatiquement. On utilise souvent des moteurs continus sans balai dans les circuits asservis de commande dans des applications extrêmement diverses Par exemple, on construit des moteurs sans balai ayant des bobinages fixes et un champ rotatif créé par un aimant permanent Les bobinages sont commutés par des commutateurs à semi-conducteurs commandés en fonction de signaux provenant de capteurs de la position du rotor Comme les balais et le collecteur d'un moteur continu normal sont

éliminés, et comme la commutation est commandée par des com-

mutateurs à semi-conducteurs, les moteurs sans balai convien-

nent bien à la commande des circuits électroniques d'asservis-

sement. Dans un tel circuit d'asservissement, par exemple un circuit de réglage du couple, il est souhaitable qu'il

existe une relation linéaire à la fois pour les valeurs posi-

tives et les valeurs négatives de l'erreur de la boucle d'as servissement dans des conditions dans lesquelles le signal

de commande a des valeurs positives et négatives Les condi-

tions précédentes représentent quatre cas séparés, correspon-

dant à une"commande dans quatre quadrants" Les signaux posi-

tifs et négatifs de commande correspondent aux couples horaire

et anti-horaire voulus pendant la rotation horaire ou anti-

horaire du moteur Deux de ces états correspondent au mode de fonctionnement normal en moteur alors que les signaux de commande et les signaux d'erreur ont le même sens, positif ou négatif Dans les modes de fonctionnement en moteur, le moteur est entraîné à partir d'une alimentation Les deux autres états correspondent au K-modesà réaction dans lesquels

le signal de commande et le signal d'erreur ont des sens oppo-

sés, l'un étant positif et l'autre négatif Dans ce mode de fonctionnement, le courant du moteur créé intérieurement est

utilisé pour la formation du couple voulu.

L'invention concerne une commande à quatre quadrants

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destinée à un moteur sans balai et qui permet une transition automatique et régulière d'un quadrant à un autre, tout en

conservant une relation linéaire de commande.

L'invention concerne aussi un circuit d'asservisse-

ment pour moteur sans balai, capable d'assurer un réglage ef- ficace à l'aide de circuits électroniques relativement simples

et fiables de commande.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, un circuit en pont à semi-conducteurs est utilisé pour le réglage du courant qui circule dans les bobinages d'un moteur continu sans balai Par exemple, les bobinages peuvent être disposés en étoile et commandés par un pont de commutation à six transistors Dans un tel arrangement, lorsqu'un jeu de bobinages reçoit de l'énergie de l'alimentation, du courant circule dans une paire de transistors, l'un des transistors de la paire reliant un bobinage choisi à la borne positive de l'alimentation et l'autre transistor de la paire reliant un autre bobinage choisi à la borne négative Dans un mode

de réalisation avantageux, les commutateurs du pont sont com-

mandés par les données transmises par une mémoire passive.

L'erreur de boucle d'asservissement est formée par comparaison du signal de commande à une condition réelle du moteur Ainsi, lorsque le signal de commande représente le

couple voulu du moteur, ce signal peut être comparé au cou-

rant qui circule dans les bobinages du moteur afin qu'il

forme le signal d'erreur Deux comparateurs comparent le si-

gnal d'erreur à des formes d'ondes triangulaires, une onde

triangulaire ayant un sens positif et l'autre un sens négatif.

Suivant la polarité du signal d'erreur, un premier comparateur forme un signal modulé par impulsions de largeur variable, présent par tout ou rien alors que l'autre transmet un signal permanent. La mémoire passive reçoit les signaux de sortie du

comparateur sous forme d'une adresse ainsi que des signaux de-

position du rotor et d'autres signaux de commande Les lignes de sortie de la mémoire passive commandent les transistors du pont et assurent la commande avec modulation par impulsions

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de largeur variable suivant la séquence convenable de com-

munication. Le circuit logique de la mémoire passive utilise

les signaux de sortie du comparateur de manière que la transi-

tion de la commande modulée par impulsions de largeur varia- ble d'un mode à réaction au mode normal de fonctionnement en moteur, soit régulière Lorsqu'un ordre ou un signal de commande est reçu, par exemple d'inversion du sens du couple,

l'appareil passe en mode à réaction Dans ce dernier, un pre-

mier transistor de chaque paire est modulé par impulsions

de largeur variable par l'un des comparateurs alors que l'au-

tre transistor de la paire est maintenu à l'état non conduc-

teur par l'autre comparateur Le transistor modulé forme une boucle commandée de courant à réaction pour le courant créé par le moteur Lorsque la vitesse du moteur diminue et lorsque le courant créé intérieurement diminue, l'appareil augmente le coefficient d'utilisation du transistor modulé et atteint

finalement l'état de condition permanente A ce moment, lors-

que la force contre-électromotrice du moteur n'est plus suf-

fisamment importante pour les critères fixés par la boucle, le signal d'erreur change de polarité et l'autre comparateur commence la modulation par impulsions de largeur variable de l'autre transistor de chaque paire du pont, si bien que

l'introduction d'un courant provenant de l'alimentation com-

mence Lorsque le signal d'erreur augmente, le coefficient d'utilisation augmente et une quantité de plus en plus grande

de courant est transmise par l'alimentation.

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 en partie sous forme schématique du circuit de commande utilisé selon l'invention sous forme connectée à un moteur continu sans balai la figure 2 est un diagramme des temps représentant la formation des signaux modulés par impulsions de largeur variable, jouant le rôle d'adresse pour la mémoire de la figure la figure 3 est un diagramme synoptique en partie

4 2509545

sous forme schématique d'un circuit en pont de commutation de la figure 1 et de sa connexion aux bobinages du stator du moteur continu sans balai

les figures 4 A et 4 B sont des schémas en partie sim-

plifiés, représentant une partie du circuit en pont de la

figure 3 et montrant le fonctionnement des éléments de com-

mutation en mode à réaction et en mode normal de fonctionne-

ment du moteur, pour un premier sens de rotation de celui-ci;et les figures 5 A et 5 B sont des schémas en partie simplifiés de la même partie du circuit en pont, mais lorsque

le moteur tourne en sens opposé.

La figure 1 représente un appareil de commande de

moteur réalisé selon l'invention et destiné à régler le cou-

rant transmis à un moteur continu sans balai 22 Le circuit de commande comprend un pont 24 de commutation qui est couplé par des capteurs 26 de courant aux bobinages 28 du statcr du moteur Le circuit de commande comporté en outre une mémoire , par exemple une mémoire passive, destinée à transmettre des signaux de commande du pont de commutation L'adresse destinée à la mémoire 30 est transmise par des-lignes 33 à 37 et provient d'un modulateur 40 par impulsions de largeur

variable et d'un capteur 42 de position qui détecte la posi-

tion relative d'un bobinage 28 du stator et d'un rotor 44 à aimant permanent ainsi que d'un circuit 94 de commande de sens

du couple.

Un circuit 48 de multiplexage, un circuit 50 d'addi-

tion et un circuit 52 à retard assurent la comparaison du -

courant du moteur, transmis par des capteurs 26, à un signal 54 d'ordre de courant analogique de manière qu'un signal

d'erreur de boucle soit transmis par la ligne 66 Le modula-

teur 40 comporte deux comparateurs 57 et 58, deux circuits 61 et 62 de décalage qui peuvent comprendre des amplificateurs

opérationnels, et un générateur 64 d'un signal variant progres-

sivement. On se réfère maintenant aux figures 1 et 2 et on note que le modulateur 40 transmet des signaux modulés par impulsions de largeur variable par les lignes 36 et 37 première et seconde

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formes d-'onde à partir du bas sur la figure 2) avec un coef-

ficient d'utilisation qui dépend de l'amplitude du signal d'erreur de boucle transmis par la ligne 66 (forme d'onde du haut de la figure 2) Le générateur 64 transmet une forme d'onde triangulaire périodique telle que représentée par la courbe 68, dans le rectangle représentant le générateur 64, avec une séquence de tension variant progressivement avec des pentes positive et négative, entre des amplitudes égales de tension positive et négative + 5 volts et -5 volts Le signal de tension variant progressivement du générateur 64 parvient

aux deux circuits de décalage 61 et 62 Le circuit 61 de dé-

calage additionne une tension constante + 5 volts au signal

de tension variant progressivement et provoque ainsi un déca-

lage du signal de tension variant progressivement dans le sens positif Le signal du circuit 61 de décalage va d'une

valeur 0 volt et atteint une tension + 10 volts La forme d'on-

de de sortie du circuit 61 de décalage est représentée par la courbe 71 Le circuit 62 de décalage a une construction et un fonctionnement analogues permettant l'addition d'une tension de -5 volts à la tension variant progressivement du

générateur 64 afin que la forme d'onde variant progressive-

ment qui est formée soit décalée et aille d'une tension de -10 volts jusqu'à une valeur égale à O volt, comme indiqué

par la courbe 72 De cette manière,' deux formes d'onde appa-

raissent simultanément, avec les mêies formes comme indiqué par les courbes 71 et 72, mais décalées l'une par rapport à

l'autre autour de la valeur O volt.

Le signal d'erreur de boucle transmis par la ligne 66 parvient aux bornes négatives d'entrée de deux comparateurs 57 et 58 Les signaux variant progressivement des circuits

61 et 62 parviennent aux bornes d'entrée positivesdes compa-

rateurs 57 et 58 et sont destinés à provoquer la formation de signaux modulés par impulsions de largeur variable par

les lignes 37 et 36 comme indiqué par la seconde et la troi-

sième courbe du diagramme des temps de la figure 2.

Lorsque le signal d'erreur transmis par la ligne 66 est positif comme indiqué du côté gauche de la figure 2, un

6 2509545

signal modulé par impulsions de largeur variable apparaît dans la ligne 37, l'amplitude du signal étant comprise entre deux niveaux de tension qui représentent les niveaux logiques O et 1 Le signal correspondant de la ligne 36 a un niveau logique constant 0. Lorsque le signal d'erreur de la ligne 66 prend une valeur négative, un signal modulé par impulsions de largeur

variable apparait dans la ligne 36 alors qu'une valeur cons-

tante correspondant à un état logique 1 apparaît dans la

ligne 37 comme indiqué à droite sur la figure 2.

Lorsque les signaux d'erreur ont de grandes valeurs positives, le coefficient d'utilisation de la modulation de niveau logique O de la ligne 37 dépasse 50 %; lorsque les

signaux positifs d'erreur ont des valeurs réduites, le coef-

ficient d'utilisation à l'état logique O est inférieur à 50 %.

Le côté gauche de la figure 2 représente deux valeurs positi-

ves d'erreur de ce type Pour les grandes valeurs des signaux

négatifs d'erreur, le coefficient d'utilisation de modula-

tion de niveau logique 1 de la ligne 36 dépasse 50 % alors que, lorsque les signaux négatifs d'erreur ont des valeurs réduites-, le coefficient d'utilisation de niveau logique 1 est inférieur à 50 % Deux valeurs négatives correspondantes d'erreur sont

représentées à droite sur la figure 1.

On considère maintenant, en référence aux figures 4 A, 4 B, 5 A et 5 B, l'utilisation de ces signaux logiques des lignes

36 et 37 pour la commande du pont 24 de commutation par l'in-

termédiaire de la mémoire passive 30.

La fréquence de répétition du signal variant progres-

sivement provenant du générateur 64 est égale aux fréquences de répétition des signaux des lignes 36 et 37, et elle a une

valeur au moins égale au double de l'inverse du temps de ré-

ponse d'un bobinage 28 afin que l'inductance et la résistance d'un bobinage 28 puissent jouer le rôle d'un filtre qui lisse les pulsations du courant dans le bobinage Une fréquence de répétition de 5 K Hz (soit une période de 200 microsecondes)

assure un fonctionnement satisfaisant de la plupart des moteurs.

La figure 3 représente plus en détail un circuit 24

7 2509545

formant un pont de commutation qui comporte six transistors de puissance Chaque élément 74 de commutation comporte une diode photoémissive couplée optiquement à un circuit 78 de

pilotage de base qui est lui-même relié à la base d'un tran-

sistor NPN de puissance 76 Une diode 80 montée en inverse est raccordée entre l'émetteur et le collecteur, en parallèle

avec la combinaison série d'une résistance 84 et d'un conden-

sateur 82 -

Un signal logique de niveau 1 provenant de la mémoire 30 et destiné à une diode photoémissive 86, excite la diode et forme de la lumière dans un ensemble étanche, si bien que l'ensemble photosensible du circuit correspondant 78 de

pilotage de base fait passer le transistor 76 à l'état con-

ducteur. Dans trois des éléments de commutation appelés

NO 1, NO 2 et NO 3, les collecteurs des transistors de puis-

sance sont reliés à la borne positive d'une alimentation con-

tinue 90 alors que leurs émetteurs sont reliés respectivement aux trois bobinages 28 a, 28 b et 28 c du rotor Les autres transistors de puissance, repérés par les références NO 4, NI 5 et NI 6 ont chacun leurs collecteurs reliés à la borne négative de l'alimentation 90 et leurs collecteurs reliés aux bobinages 28 a, 28 b ou 28 c respectivement Les bobinages

28 de stator du moteur sont montés en étoile.

Lorsque le moteur reçoit de l'énergie de l'alimenta-

tion, les commutateurs à transistors du pont ee commutation fonctionnent par paires et forment un trajet de circulation de courant passant par une paire choisie de bobinages, dans un sens choisi Par exemple, lorsque les transistors des commutateurs N 01 et No 5 sont tous deux conducteurs, cette paire permet la circulation d'un courant dans un premier sens dans les bobinages 28 a et 28 b Lorsque la paire formée par les commutateurs N O 2 et NO 4 conduit, du courant circule

dans les bobinages 28 b et 28 a, en sens opposé.

Les séquences de conduction des paires successives de commutateurs du pont 24 afin que les bobinages 28 soient

commutés en fonction des indications des capteurs 42 de posi-

tion, sont indiquées sur les tableaux l A et IB pour les sens

8 ' 2509545

horaire et anti-horaire respectivement Le capteur de position peut être formé de dispositifs optiques ou de dispositifs à effet Hall Dans le cas de bobinages de stator montés en étoile sous forme triphasée, trois capteurs de position A, B et C sont de préférence excités suivant la séquence A, A-B,

B, B-C, C, C-A.

TABLEAU IA SENS HORAIRE

Vecteur Capteur Paire de commutateurs Paire de bobi-

___ _ _ _ nages 1 A 1 5 28 a b 2 A-B 1 6 28 a c 3 B 2 6 28 b c 4 B-C 2 4 28 b a C 3 4 28 c a -15 O C-A 3 5 28 c b

TABLEAU IB-SENS ANTI-HORAIRE

Vecteur Capteur Paire de commutateurs Paire de bobi-

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ____ ___ __nages O C-A 2 6 28 b c 5 C 1 6 28 a c 4 B-C 1 5 28 a b 3 B 3 5 28 c b 2 A-B 3 4 28 c a 1 A 2 4 28 b a Les figures 4 A et 4 B sont des schémas simplifiés représentant la configuration fondamentale du circuit formé par une paire de commutateurs (NO 1 et N 5) réglant le courant circulant dans les bobinages 28 a et 28 b, pour un

premier sens de rotation du moteur.

En mode à réaction (figure 4 A), obtenu après inver-

sion du signal de commande de couple, les enroulements du mo-

teur créent un courant qui peut être utilisé pour l'applica-

tion du couple voulu Un circuit en boucle fermée de circula-

tion du courant de réaction I est formé par fermeture du com-

r mutateur N 5 si bien que le courant provenant des bobinages 28 a et 28 b circule dans le commutateur N 5, la diode montée qui est en dérivation par rapport au commutateur N 4, jusqu'aux bobinages L'intensité du courant est réglée par modulation par impulsions de largeur variable du commutateur N O 5 en fonction de l'ordre de commande de couple Dans ce mode de fonctionnement, les autres commutateurs (NO 1, N O 2 et NO 4) sont ouverts. Dans le mode de fonctionnement en moteur et pour le même sens de rotation du moteur (figure 4 B) le commutateur

N O 5 est fermé et le commutateur N O 1 est modulé par impul-

sions de largeur variable Les commutateurs N O 2 et N O 4 res-

tent ouverts Dans ce mode de fonctionnement, un courant Ir d'excitation provient de l'alimentation et circule dans le commutateur N O 1, les bobinages 28 a et 28 b, le commutateur N O 5 et revient vers l'alimentation Ainsi, pour les valeurs particulières de position du rotor et de sens du moteur, le commutateur N O 5 est modulé par impulsions de largeur variable le commutateur N O 1 étant ouvert en mode de réaction alors que le commutateur NI 1 est modulé par impulsions de largeur variable et le commutateur NO 5 est fermé dans le mode de fonctionnement en moteur Ces commutateurs jouent le rôle

d'une paire d'un pont qui règle l'intensité du courant circu-

lant dans les bobinages 28 a et 28 b.

Lorsqu'un signal positif d'erreur est destiné à

correspondre au mode de réaction, dans le sens du moteur cor-

respondant à la figure 4 A, on note en référence à la figure 2 que le signal de niveau logique 1 de la ligne 37, provenant du comparateur positif, peut être utilisé pour la mise à l'état conducteur du commutateur N O 5, donnant la modulation voulue

par impulsions de largeur variable dans ce mode à réaction.

Initialement, lorsque l'erreur de boucle est importante et

lorsqu'un courant intense est créé dans le moteur (partie ex-

trême gauche de la figure 2), le coefficient d'utilisation est relativement faible Lorsque le moteur ralentit et réduit l'intensité du courant créé intérieurement (partie centrale

gauche de la figure 2), le coefficient d'utilisation augmente.

Le commutateur N O 5 conduit pendant des intervalles de plus en plus longs et transmet le courant nécessaire à l'obtention du couple voulu Finalement, lorsque le courant de réaction n'est

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plus suffisant, une condition qui correspond à un changement de polarité du signal d'erreur de boucle, le commutateur NO 5 a atteint la conduction continue Il faut noter qu'il s'agit de la condition convenable du commutateur NO 5 en mode de fonctionnement en moteur, décrit dans la suite.

Lorsque le signal d'erreur devient négatif, l'ap-

pareil commence à transmettre le courant de l'alimentation, l'intensité du courant transmis augmentant lorsque l'erreur devient de plus en plus négative Lorsque le signal de niveau logique transmis par la ligne 36 et provenant du comparateur

négatif est utilisé pour la mise à l'état conducteur du com-

mutateur NO 1, la modulation par-impulsions de largeur varia-

ble convient au mode de fonctionnement en moteur Le coeffi-

cient d'utilisation du commutateur NI 1 augmente lorsque le

signal d'erreur augmente comme indiqué à droite de la figure 2.

Ainsi, lorsque le commutateur, NO 1 est commandé

par le signal de niveau logique 1 de la ligne 36 et le com-

mutateur NO 5 est commandé par le signal de niveau logique 1 de la ligne 37, la transition du mode à réaction au mode de

fonctionnement en moteur est progressive Le coefficient d'uti-

lisation du commutateur NO 5 augmente jusqu'à la conduction

continue en mode à réaction si bien que, en mode de fonction-

nement en moteur, le trajet de circulation du courant est fer-

mé par les commutateurs N O 5 et NO 1 et règle la modulation,

avec augmentation du coefficient d'utilisation lorsque l'er-

reur de boucle augmente La progression du mode à réaction au mode de fonctionnement en moteur s'effectue de gauche à

droite sur la figure 2.

Les figures 5 A et 5 B représentent la configuration du circuit de commutation utilisé pour le réglage du courant circulant dans les bobinages, dans l'autre sens, c'est-à-dire du bobinage 28 b au bobinage 28 a Dans ce cas, les commutateurs NI 2 et NO 4 forment la paire de commutation dans le pont, à la place des commutateurs NI 1 et NO 5 Le commutateur NO 4 module par impulsions de largeur variable le courant Ir de réaction en mode à réaction (figure 5 A) alors que le commutateur NI 2 module par impulsions de largeur variable le courant Im

1 1 2509545

en mode de fonctionnement en moteur (figure 5 B).

Dans le cas de l'autre sens de rotation du moteur, l'erreur de boucle dans le mode de réaction est négative En conséquence, la progression du mode de réaction au mode de fonctionnement en moteur s'effectue de droite à gauche sur

la figure 2 dans ce cas La modulation par impulsions de lar-

geur variable du commutateur No 4 en mode de réaction est ob-

tenue de façon convenable lorsque ce commutateur est mis à l'état conducteur par un signal de niveau logique O de la ligne 36 provenant du comparateur négatif, et la modulation convenable du commutateur NI 2 en mode de fonctionnement en moteur est obtenue lorsque ce commutateur est mis à l'état conducteur par le signal de niveau logique O de la ligne 37

provenant du comparateur positif.

La commande des commutateurs du circuit 24 en

pont est assurée par la mémoire passive 30 (figure 1) Celle-

ci est programmée afin que les lignes choisies de données et sorties soient excitées et provoquent la conduction de commutateurs choisis en fonction de signaux de position du rotor transmis par des lignes 35, des signaux des comparateurs

transmis par les lignes 36 et 37, et du signal de sens du cou-

ple transmis par la ligne 34 Les tables de vérité de la mé-

moire 30 sont indiquées dans le tableau II qui suit, pour le sens de rotation " O " du moteur alors que le tableau III les

donne pour le sens de rotation " 1 ".

Par exemple, si l'adresse dans la mémoire passive

transmise par les lignes 34 à 37 est " 011001 " (adresse hexa-

décimale 19 du tableau II) correspondant respectivement au sens " O ", au signal du comparateur positif " 1 ", au signal du comparateur négatif " 1 ", et à la position du rotor " 001 ",

les six lignes de sortie de données 32 sont commandées et re-

présentent le signal " 001100 " provoquant la mise à l'état con-

ducteur des commutateurs N O 3 et NI 4 dans le circuit en pont.

TABLEAU II

Données Lignes 32

1 2 3 4

Adresses Hex Vecteur Ligne 34 sens

01 5 O

02 3 O

03 4 O

04 1 O

O O

Ligne 37 Ligne 36 lignes 35 +Comp comp A B C

0 O 001

0 O 010

0 O 011

0 O 100

0 O 101

6

0 O O O O O

06 2 09 5 OA 3 OB 4 oc 1 OD O 6 E 2 il 5 12.3 13 4 14 1 O 16 2

0 110

1 001

1 010

1 on

1 100

1 101

1 110

0 O.0

0 001

*0 010

0 011

0 100

0 101

0 110

O'1 1 -

1 001

1 010

1 011

1 100

1 101

1 110

19 5 1 À 3 1 B 4 le 1 1 D O M, 2 11 00 00 01 01 00 00 10 10 00 01

TABLEAU III

Adresses Données Lignes 32

2 3 4 5

Hex Vecteur Ligne 34 Ligne 37 Ligne 36 Lignes 35 1 sens +Comp -comp A B C

0 001

0 010

0 011

0 100

0 101

0 110

1 001

1 010

1 011

1 100

1 101

1 110

0 001

0 010

0 011

0 100

0 101

0 110

1 001

1 010

1 011

1 100

1 101

1 O O O O 1

0 O 1 O 1 O

1 O O O 1 O

0 1 O 1 O O

0 1 O O O 1

0 O 1 1 O O

0 O O O O O

1 O O O O O

0 O 1 O O O

0 O O O 1 O

0 1 O O O O

0 O O O O 1

0 O O 1 O O

0 O O O O O

O O O O O -0

0 O O O O O

21 5

22 3

23 4

24 1

O

26 2

29 5

2 A 3

2 B 4

2 C 1

2 D O

2 E 2

31 5

32 3

33 4

34 1

O

36 2

39 5

3 A 3

3 B 4

3 C 1

3 D O,

3 E 2 1

1 1 110

Les données transmises par la mémoire 30 sont aussi utilisées pour la commande du circuit 48 de multiplexage, si bien que des capteurs choisis 26 de courant sont r eliés au circuit 50 d'addition en fonction de la séquence de commutation. En présence d'une inversion du sens de commande de couple, il est souhaitable que tous les transistors du pont soient d'abord temporairement mis à l'état non conducteur afin que l'arrêt total de la conduction des transistors qui conduisaient antérieurement soit bien assuré Dans le cas contraire, il serait possible que deux transistors du même trajet, par exemple les éléments de commutation

NI 1 et NI 4, conduisent simultanément et provoquent la mi-

se en court-circuit de l'alimentation Cet arrêt temporaire du pont est obtenu à l'aide des éléments 95 à 98 (figure 1)

qui transmettent un signal logique à la mémoire 30 par l'in-

termédiaire de la ligne 33.

Le circuit 94 de sens-de couple transmet un signal à une première entrée d'une porte OU-EXCLUSIE 95, à une

première entrée d'une porte OU-EXCLUSIF 97 et, comme indi-

qué précédemment, à la mémoire 30 par l'intermédiaire de la

ligne 34 L'autre entrée de la porte 95 est reliée à la sour-

ce de tension à + 5 volts Le signal de sortie de la porte 95 parvient à l'autre entrée de la porte 97 et un condensateur

96 est monté entre la sortie de la porte 95 et la masse.

La sortie de la porte 97 est reliée à une entrée d'adresse de mémoire passive par l'intermédiaire d'un circuit 98 de

synchronisation et d'une ligne 33.

Dans les conditions de fonctionnement en régime permanent, le signal d'ordre de sens de couple parvient à une première entrée de la porte 97 alors que le signal de niveau logique opposé est appliqué à l'autre entrée de la

porte par la porte 97 qui joue le rôle d'un circuit d'inver-

sion Lorsque le signal d'ordre de sens de couple change, le condensateur 96 maintient le niveau logique transmis à une première entrée de la porte OU-EXCLUSIF 97, si bien que le changement du signal de sens de couple du circuit O > 4

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parvenant à l'autre entrée fait apparaître un signal de sor- tie qui déclenche le circuit 98 de synchronisation ou de

minutage Lorsqu'il est commandé, ce dernier circuit trans-

met un signal temporaire de niveau logique 1.

La ligne 33 est reliée à une entrée supplémentaire d'adresse qui n'est pas représentée sur-les tableaux II et III La mémoire passive 30 est programmée afin qu'un signal logique de niveau 1 transmis par la ligne 33 provoque la mise à l'état logique O de toutes les sorties de données

et en conséquence, tous les transistors du pont 24 de com-

mutation sont temporairement mis à l'état non conducteur.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments

constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

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Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil de commande de l'alimentation d'un

moteur électrique par une alimentation électrique, caracté-

risé en ce qu'il comprend un circuit de commutation ( 24) comprenant des

dispositifs de commutation ( 74) destinés à relier sélecti-

vement des bobinages du moteur à l'alimentation en fonction de la position du rotor du moteur, un circuit générateur de signaux d'erreur destiné à transmettre un signal d'erreur qui dépend de la différence entre un signal de commande et un état réel du moteur, et

un circuit ( 40) de commande de modulation par im-

pulsions de largeur variable, commandé par le signal d'erreur

et transmis de manière qu'il commande les dispositifs de com-

mutation du circuit de commutation ( 24),

d'une manière telle que la commande par modula-

tion par impulsions de largeur variable des dispositifs de commutation s'effectue avec un coefficient d'utilisation accru lorsque le signal d'erreur se rapproche de zéro alors que le moteur est en mode de fonctionnement à réaction, et d'une manière telle que la commande de modulation

par impulsions de largeur variable des dispositifs de com-

mutation correspond à une réduction du coefficient d'utilisa-

tion lorsque le signal d'erreur se rapproche de zéro alors

que le moteur est en-fonctionnement en moteur.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de commutation est un circuit ( 24) à pont de transistors, et les dispositifs de commutation sont des transistors fonctionnant de manière que chaque trajet

de circulation du courant partant de l'alimentation et pas-

sant par les bobinages choisis ( 28) du moteur passe aussi

par une paire de transistors.

3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que un premier transistor de chaque paire du circuit en pont ( 24) ne conduit pas et l'autre subit une modulation par impulsions de largeur variable lors du fonctionnement -c 5 09545 en mode à réaction, et l'autre transistor de chaque paire conduit et le premier transistor de chaque paire subit une modulation par impulsions de largeur variable lors d'un fonctionnement en moteur. 4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre une mémoire préalablement pro-

grammée ( 30) ayant une sortie de données reliée de manière qu'elle commande les états des dispositifs de commutation, la mémoire ( 30) étant reliée de manière qu'elle reçoive des

signaux de commande modulés par impulsions de largeur varia-

ble provenant du circuit ( 40) de commande de modulation par impulsions de largeur variable et le signal de position du

rotor du moteur, sous forme de signaux d'adresse.

5 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande représente le couple voulu du moteur, et le signal d'erreur représente la différence entre le signal de commande et le courant dans les bobinages

du moteur.

6 Appareil de commande de l'alimentation d'un mo-

teur électrique par une alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit générateur de signaux d'erreur destiné

à transmettre un signal d'erreur proportionnel à la diffé-

rence entre un signal de commande et une condition réelle du moteur, un générateur ( 61) de signaux positifs en dents de scie et un générateur ( 62) de signaux négatifs en dents de scie, deux comparateurs ( 57, 58) commandés chacun par

le signal d'erreur et destinés à transmettre un signal de com-

mande de modulation par impulsions de largeur variable, l'un des comparateurs ( 57) étant relié de manière

qu'il compare le signal d'erreur au signal provenant du géné-

rateur de signaux positifs en dents de scie, l'autre comparateur ( 58) étant relié de manière qu'il compare le signal d'erreur au signal du comparateur de

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signaux négatifs en dents de scie, un circuit ( 24) de commutation à semiconducteurs destiné à relier sélectivement des bobinages ( 28) du moteur

à l'alimentation, le courant circulant dans une paire de dis-

positifs de commutation ( 74) pour chaque trajet de circula- tion du courant provenant de l'alimentation dans les bobinages, les dispositifs de commutation étant reliés aux comparateurs de sorte que pour une première polarité du signal d'erreur,

un premier dispositif de commutation de chaque paire ne con-

duit pas et l'autre dispositif de commutation de la paire est modulé par impulsions de largeur variable avec un coefficient

croissant d'utilisation lorsque le signal d'erreur se rappro-

che -de zéro, afin qu'il règle le courant de ré-action dans les bobinages du moteur, et pour l'autre polarité du signal d'erreur, l'un au moins des dispositifs de commutation de chaque paire subit une modulation par impulsions de largeur variable avec un coefficient décroissant d'utilisation lorsque le signal

d'erreur se rapproche de zéro, afin que le courant prove-

nant de la source et circulant vers les bobinages soit réglé.

7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un premier dispositif de commutation de chaque paire est à l'état non conducteur pendant la commande du courant de réaction, et l'autre dispositif de commutation de chaque paire est à l'état conducteur pendant le réglage du courant

provenant de l'alimentation.

8 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que des paires choisies de dispositifs de commutation sont commandées successivement en fonction de la position du rotor du moteur afin qu'ils assurent l'excitation modulée par impulsions de largeur variable des bobinages choisis ( 28)

du moteur.

9 Appareil selon la revendication 6, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre une mémoire préalablement pro-

grammée ( 30) ayant des sorties de données reliées de manière qu'elle commande des-dispositifs de commutation, la mémoire

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étant reliée de manière qu'elle reçoive les signaux de com-

mande modulés par impulsions de largeur variable comme adresse.

Appareil selon la revendication 9, caractérisé

en ce que la mémoire ( 30) reçoit en outre des signaux d'adres-

se dépendant de la position du rotor du moteur. 11 Appareil d'entraînement par mise en oeuvre d'une alimentation électrique continue, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur continu sans balai ( 22) qui comporte des bobinages de stator ( 28), un champ rotatif formé par un aimant permanent, et un capteur de position ( 42) destiné à détecter l'orientation relative du stator et du rotor du moteur,

plusieurs dispositifs de commutation à semi-conduc-

teurs ( 24) reliés de manière qu'ils commandent l'alimenta-

tion de bobinages choisis du stator par l'alimentation élec-

trique, une mémoire ( 30) ayant des lignes de sortie de données reliées de manière qu'elle commande les états des dispositifs de commutation, et

un modulateur ( 40) par impulsions de largeur varia-

ble, destiné à former un signal modulé par impulsions de largeur variable destiné à régler l'alimentation du moteur,

la mémoire ( 30) étant reliée de manière qu'elle re-

çoive des signaux du capteur de position et de modulation par impulsions de largeur variable et qu'elle commande les dispositifs de commutation afin que le moteur subisse une alimentation commutée à une valeur indiquée par le signal

modulé par impulsions de largeur variable.

12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'il comprend un circuit de commande de sens transmet-

tant des signaux à la mémoire ( 30), et cette dernière com-

mande les dispositifs de commutation ( 24) afin qu'ils com-

mutent dans le sens qui dépend du signal de commande de sens.

13 Appareil selon la revendication 12, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre un circuit commandé par le si-

gnal de commandé de sens et destiné à détecter un changement de sens, ce circuit étant relié à la mémoire afin qu'il mette tous les dispositifs de commutation temporairement à l'état

non conducteur après la détection d'un changement de sens.

14 Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit ( 50) destiné à for-

mer un signal d'erreur par comparaison d'une condition réel-

le du moteur avec un signal de commande, et le modulateur ( 40) par impulsions de largeur variable est commandé par le signal d'erreur et forme un signal modulé par impulsions de largeur variable ayant un coefficient d'utilisation qui

dépend de l'amplitude du signal d'erreur.

Appareil selon la revendication 14,-caractérisé en ce que les dispositifs de commutation fonctionnent par paires de manière qu'ils forment des trajets de-circulation du courant provenant de l'alimentation vers des bobinages choisis ( 28) de stator, et la mémoire-( 30) est telle que

elle commande un premier dispositif de commuta-

tion de chaque paire par modulation par impulsions de largeur variable avec un coefficjent d'utilisation accru lorsque le signal d'erreur se rapproche de zéro alors que le moteur fonctionne en mode à réaction, et elle commande l'autre dispositif de commutation de chaque paire par modulation par impulsions de largeur variable avec un coefficient réduit d'utilisation lorsque le signal d'erreur se rapproche de zéro alors que le moteur fonctionne

en moteur.