FR2538186A1 - Circuit de commande d'un moteur a aimant permanent - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN CIRCUIT DE COMMANDE D'UN MOTEUR A AIMANT PERMANENT. CE CIRCUIT COMPORTE UN DETECTEUR 28 DE POSITION D'UNE CHARGE 22 ACTIONNEE PAR UN MOTEUR 11 A AIMANT PERMANENT DONT LA POSITION DU ROTOR 12 EST DETECTEE PAR UN CAPTEUR 17. LES SIGNAUX DES CAPTEURS 17, 28 SONT TRANSMIS A UN CIRCUIT 40 PRODUISANT UN SIGNAL D'ERREUR DE COURANT REEL, CE CIRCUIT RECEVANT EGALEMENT UN SIGNAL DEMANDANT UNE POSITION DETERMINEE POUR LA CHARGE. UN GENERATEUR 100 PRODUIT PAR UNE FORME D'ONDE D'AVANCE DE PHASE QUI AGIT, PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CIRCUIT 19 D'ALIMENTATION, SUR LE MOTEUR 11 POUR PLACER LA CHARGE DANS LA POSITION DEMANDEE. DOMAINE D'APPLICATION: COMMANDE DES GOUVERNES D'AERONEFS, ETC.

Description

L'invention concerne un circuit de commande d'un moteur à aimant permanent

Le moteur et sa commande

conviennent particulièrement à l'actionnement des gouver-

nes d'un aéronef.

Les moteurs à courant continu sans balais doivent généralement travailler dans des conditions de charge très variables Ces conditions comprennent des changements de couple, des changements de vitesse

et les changements de puissance de sortie qui en résul-

tent Les variations de la tension d'entrée et de l'angle de commutation peuvent être choisies pour convenir aux possibilités de fonctionnement d'un moteur à courant continu sans balais L'invention s'intéresse plus particulièrement aux moteurs à courant continu utilisant des aimants permanents, en particulier du

type à samarium-cobalt.

L'intérêt présenté par la commande d'un moteur à courant continu sans balais a fait naître une

multitude d'approches technologiques visant à satis-

faire une grande diversité de besoins ressentis auxquels des solutions techniques ont été offertes Il est admis dans l'invention, telle que décrite ci-après, que les commandes de moteurs à courant continu sans balais

comprennent ce qui est couramment appelé des disposi-

tifs d'avance de phase à boucle ouverte Ces disposi-

tifs ne travaillent pas avec une efficacité optimale, car l'avance de la phase ne change pas avec la charge demandée. Pour mieux définir le concept de l'invention décrit en détail ci-après, il est à présent proposé de revoir l'état de la technique, après quoi l'invention

sera décrite en comparaison à cet état.

Une étude de l'art antérieur montre qu'il existe une famille de brevets en liaison technologique avec l'invention, ayant trait à des circuits de commande de moteurs à courant continu sans balais, lesquels

brevets reconnaissent la nécessité des circuits de compa-

raison de phases pour assurer en partie la commande souhaitée

d'un moteur et utilisent de tels circuits.

L'art antérieur auquel l'invention apporte un perfectionnement est notamment décrit dans les bre- vets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 088 932, n' 4 250 435

et n' 4 295 085.

Le brevet N O 4 088 932 précité concerne un

dispositif de commande destiné à un moteur sans collec-

teur, dans lequel on empêche le gain du circuit de commande de courant de varier fortement, et la boucle de commande de vitesse présente une réponse de haute qualité Le caractéristique principale de ce dispositif réside dans le fait qu'il est reconnu souhaitable de maintenir l'amplitude du courant d'induit à une valeur constante lorsqu'un signal de référence de couple prend une valeur inférieure au seuil intermittent de courant et, dans le même temps, de commander la phase du courant d'induit en fonction du signal de référence de couple afin de maintenir sensiblement constant, indépendamment du courant dépendant de la charge, le rapport du couple

de sortie du moteur au couple demandé ou de consigne.

L'invention telle que décrite ci-après aborde la commande de charge d'un moteur d'une façon tout à fait différente par le fait qu'une erreur de courant réel est détectée et qu'un signal à forme d'onde

déphasée est transmis aux enroulements du moteur.

La forme d'onde en déphasage étant transmise au moteur corrige efficacement l'erreur de courant réel due à la

charge, ce qui améliore le rendement du moteur.

Le brevet N O 4 250 435 précité a trait à un

dispositif de commande de la vitesse d'un moteur utili-

sant une réaction pour maintenir la vitesse réelle de rotation d'un moteur égale à une valeur souhaitée ou proche de cette valeur Le dispositif de commande de vitesse utilise un moteur à commutation électronique qui peut être adapté à une commande numérique de vitesse. Conformément au brevet N O 4 250 435 précité, il est prévu une vitesse souhaitée de rotation du moteur, demandée par une fréquence d'horloge d'entrée, qui peut être variable, plutôt que par un signal de tension ou de courant Un capteur détermine la position

réelle du rotor et cette position est comparée périodi-

quement à une position instantanée souhaitée du moteur, telle qu'indiquée par le temps d'apparition de l'un des

signaux ou de l'une des impulsions d'horloge d'entrée.

Suivant les résultats de cette comparaison périodique,

on modifie une limite de courant actif établie dynami-

quement En particulier, si la position réelle du rotor du moteur aboutit à la position souhaitée, la

limite de courant est réduite Par contre, si la posi-

tion réelle du moteur est en retard, la limite de courant est augmentée Si le rotor est dans la position

correcte, la limite de courant n'est pas modifiée.

L'invention telle que décrite ci-après utilise également un capteur pour déterminer la position réelle du rotor Cependant, l'invention telle que décrite effectue davantage qu'une simple commande de courant, car il est produit un signal d'erreur réelle de courant qui tient compte de facteurs tels que le courant réel passant dans les enroulements du moteur,

la vitesse du rotor et son sens de rotation, une posi-

tion de charge demandée en fonction d'une position réelle de charge détectée Le signal d'erreur réelle de courant selon l'invention est représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel-au signal d'erreur

de courant réel.

Ainsi qu'il ressortira plus clairement de la

description qui suit, la détection et l'utilisation

d'un signal d'erreur de courant réel dans le moteur est à la base d'une commande efficace du moteur, en particulier lorsqu'une commande de charge constitue un

objectif principal.

Le brevet N O 4 295 085 précité a trait à une commande de position de commutation à boucle à blocage de phase, ainsi qu'à un procédé mettant en oeuvre cette commande pour un dispositif d'entraînement destiné à un moteur à courant continu comportant un rotor et plusieurs enroulements de stator Le moteur étant un moteur à aimant permanent du type à samariumcobalt, il convient particulièrement à une utilisation comme moteur/génératrice à fréquence constante et vitesse

variable, dans un aéronef.

Dans le brevet N O 4 295 085 précité, les enroulements du stator du moteur sont alimentés en

énergie électrique conformément à des signaux de déclen-

chement Ces derniers sont produits en fonction de signaux de synchronisation qui, eux-mêmes, sont produits en fonction d'un signal d'horloge Un signal de position est fourni en fonction de la position du rotor par

rapport à une position de stator préalablement choisie.

Il est produit un signal d'erreur proportionnel à la différence de phase entre un signal de synchronisation choisi et le signal de position Le signal d'horloge est produit en fonction du signal d'erreur De cette

manière, la boucle à blocage de phase commande l'appli-

cation de l'énergie électrique aux enroulements du

stator suivant la position du rotor.

En un certain nombre de points, l'agencement du moteur et des enroulements de ce moteur, conformément au brevet no 4 295 285 précité, est similaire à celui utilisé dans la présente invention En indiquant que le dispositif décrit dans ce brevet est similaire à celui de la présente invention, on entend, comme indiqué au

commencement de la présente description, que, de même

que l'invention, le brevet N O 4 295 085 précité a trait à un circuit de commande d'un moteur à courant continu et à aimant permanent sans balais, du type à samarium-cobalt, pour lequel on reconnaît qu'il est nécessaire d'utiliser, et on utilise, des circuits de comparaison de phases pour parvenir en partie à une commande souhaitée du moteur Le dispositif selon l'invention se distingue de celui décrit dans le brevet n 4 295 085 précité par le fait qu'il produit un signal de courant d'erreur réelle qui est une fonction de la différence entre l'amplitude et le sens d'un signal de courant de référence réelle provenant d'un signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du rotor, ainsi que d'un signal de commande de

position de charge et d'un signal de sortie représen-

tatif de la position détectée de la charge L'invention

telle que décrite ci-après convertit d'une façon parti-

culière le signal d'erreur réelle de courant en un signal à forme d'onde à avance de phase bloquée, qui

est utilisé pour commander le moteur d'une façon sensi-

ble à la charge.

Les brevets précités décrivent l'état actuel

de la technique concernant la commande des moteurs.

Il est également prévu, dans le dispositif selon l'in-

vention tel que décrit ci-après, un générateur de forme d'onde d'avance de phase qui reçoit le signal d'erreur réelle de courant mentionné précédemment et qui produit un signal à forme d'onde d'avance de phase, bloqué et commandé, afin de commander une alimentation en courant

continu quifournit de l'énergie au moteur à commander.

Ce générateur de forme d'onde se présente sous la forme d'onde d'une boucle et se comporte et coopère de façon particulière avec le circuit de commande du moteur de l'invention.

Deux brevets, à savoir les brevets des Etats-

Unis d'Amérique no 3 668 492 et no 3 887 820, consti-

tuent des documents de base permettant de juger le perfectionnement apporté par l'invention à la boucle

du générateur de forme d'onde tel que décrit ci-après.

Le brevet no 3 668 492 a trait à une servo-

commande de moteur Il est prévu une boucle d'asservissement qui comprend un comparateur de phase produisant un signal d'erreur représentatif de la différence de phase entre un signal périodique de référence d'entrée

et un signal oscillant pour l'entraînement d'un moteur.

Un oscillateur commandé en tension par le signal d'erreur afin de produire le signal oscillant comporte un intégrateur destiné à intégrer le signal

d'erreur pour produire un signal d'intégration propor-

tionnel au résultat de l'intégration du signal d'erreur et pour maintenir ainsi la valeur instantanée du signal

d'intégration lorsque le signal d'erreur devient nul.

Le signal d'intégration est transmis à l'oscillateur

à la place du signal d'erreur.

La boucle d'avance à commande et blocage de phasedécrite ci-après diffère nettement de celle décrite dans le brevet N 03 668 492 précité Rien, dans ce dernier brevet, ne donne l'idée à l'homme de l'art d'ajouter un circuit de sommation de signaux entre le

comparateur de phase 14 et l'intégrateur 22 pour intro-

duire un signal d'erreur qui représente un décalage de phase souhaité dans la forme d'onde du signal pour l'entraînement du moteur L'absence d'un circuit de sommation du type et à l'emplacement venant d'être indiqués, ainsi que le fait que l'on n'apprécie pas l'importance de l'erreur de courant réel, font que le brevet N O 3 668 492 précité n'anticipe en aucune manière

le concept du dispositif de commande selon l'invention.

Il est avantageux de comprendre le dispositif décrit dans le brevet N O 3 887 820 précité ainsi que son mode de fonctionnement, car cette compréhension permet de mieux mesurer l'écart important entre la présente

invention et l'art antérieur.

Le brevet n' 3 887 820 décrit la commande en parallèle de générateurs à phases synchronisées et indique l'utilisation d'un comparateur de phase et d'un

intégrateur dans un dispositif de commande de générateurs.

La phase du générateur est comparée à la phase du signal de référence et la sortie du comparateur de phase est connectée à un intégrateur de sommation dont la sortie

produit un signal de courant continu ayant une ampli-

tude représentant l'angle cumulé de la différence de phase entre le signal de sortie du générateur et la référence et dont la polarité indique si le signal de sortie du générateur est en avance ou en retard Le signal apparaissant à la sortie de l'intégrateur de sommation est utilisé pour commander l'entraînement à

vitesse variable du générateur L'interrupteur connec-

tant la sortie du générateur en parallèle à une autre source n'est fermé que lorsque les phases du générateur

et de la référence sont sensiblement en synchronisme.

Selon l'invention telle que décrite ci-après, il est prévu un circuit de sommation de signaux entre le comparateur de phase et l'intégrateur, lequel circuit de sommation permet l'introduction d'un signal d'erreur qui produit une forme d'onde décalée en phase Le but principal du dispositif décrit dans le brevet N O 3 887 820 précité est de produire des signaux alternés de commande dont les phases sont sensiblement en synchronisme, tandis que l'invention telle que décrite ci-après souhaite produire un signal à forme d'onde d'avance à

phase commandée et bloquée.

L'invention concerne plus particulièrement un circuit de commande d'un moteur à aimant permanent comportant un rotor et des enroulements Un circuit de transformation est connecté aux enroulements du moteur

et produit un signal de sortie représentatif de l'ampli-

tude et du sens du courant réel passant dans les enroule-

ments du moteur Un circuit de détection de vitesse et

de position du rotor produit un signal de sortie repré-

sentatif de la vitesse et de la direction du moteur.

Un circuit d'alimentation en courant continu est connecté aux bornes des enroulements du moteur et fournit à ces enroulements une tension moteur d'une

certaine forme d'onde.

Une charge, par exemple une gouverne, est reliée au moteur afin d'être positionnée par ce dernier en réponse à un signal de commande de position de charge

provenant d'un calculateur de vol Un circuit de détec-

tion de la position de la charge produit un signal de

sortie représentatif de la position de la charge détec-

tée. Le circuit de commande de moteur comprend les sous-ensembles et circuits-principaux suivants,-à savoir un réseau ou circuit à signal d'erreur de courant réel; un générateur de forme d'onde d'avance de phase connecté de façon à recevoir un signal d'entrée du

circuit à signal d'erreur réelle de courant, et l'ali-

mentation en énergie qui reçoit du générateur de forme

d'onde d'avance de phase un signal de commande d'alimen-

tation à phase avancée.

Le circuit du signal d'erreur de courant réel reçoit les quatre signaux suivants: (a) le signal de sortie représentatif de l'amplitude et -du sens du courant réel passant dans l'enroulement du moteur; (b) le signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du rotor; (c) le signal de commande de position de la charge; et (d) le signal de sortie représentatif de la

position de la charge détectée.

Le circuit à signal d'erreur de courant réel produit un signal de sortie qui est une fonction de la différence entre l'amplitude et le sens d'un signal de courant de référence réel dérivé du signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du rotor; ainsi que du signal de commande de position de charge et du signal de sortie représentatif de la position détectée de la charge et, de plus, le signal de courant réel provenant des enroulements du moteur Il convient de noter que le signal de sortie du circuit produisant le signal d'erreur réelle de courant est représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel au signal

d'erreur du courant réel.

Le générateur de forme d'onde d'avance de phase est monté de façon à recevoir respectivement le signal de sortie représentatif de l'angle de phase, proportionnel au signal d'erreur de courant réel et au signal de position du rotor du circuit de détection de

vitesse et de position du rotor.

Le générateur de forme d'onde d'avance de phase produit un signal de commande d'alimentation en énergie à phase avancée Le signal de commande fait avancer la forme d'onde de la tension du moteur d'une valeur égale, en phase, à l'angle de phase-du signal de sortie du circuit du signal d'erreur de vitesse pour commander ainsi efficacement le moteur en fonction de

la charge.

L'invention a donc pour objet principal un circuit de commande de charge d'un moteur destiné à un moteur à aimant permanent, dans lequel la commande de charge est effectuée de façon efficace par la détection d'un signal d'erreur de courant réel dans le moteur, puis par l'utilisation du signal d'erreur de courant réel pour que la source d'alimentation en énergie du moteur produise une forme d'onde de tension de moteur en avance de phase afin de parvenir à la commande de

charge souhaitée.

L'invention a pour autre objet une commande destinée à un moteur à courant continu sans balais, dans laquelle il est réalisé une avance de phase qui

dépend de la variation de la charge demandée.

L'invention a également pour objet un généra-

teur de forme d'onde à commande par phase, destiné à

être utilisé dans la commande d'un dispositif électri-

que dynamique tel qu'un moteur à courant continu sans balais, qui comprend, en tant que partie de la commande du dispositif dynamique, la production d'un signal en forme d'onde de sortie à avance de phase, commandé et bloqué, dont la relation avec une entrée détectée

dépend directement d'une phase souhaitée.

Pour réaliser les objets décrits ci-dessus, il est prévu, conformément à l'invention, un circuit de commande d'un moteur à aimant permanent comportant un rotor, des enroulements, un circuit transformateur du courant des enroulements et un bloc de détection de la

vitesse et de la position du rotor.

Un circuit d'alimentation en énergie est relié aux bornes des enroulements du moteur Ce circuit d'alimentation applique une forme d'onde de tension aux

enroulements du moteur.

Un circuit de détection de la position d'une charge est relié à une charge devant être positionnée par le moteur Cette charge est accouplée au rotor du

moteur afin d'être entraînée par celui-ci.

Un bloc de commande d'ordres produit un signal ordonnant une position de la charge afin de demander que la charge soit placée dans une position souhaitée Le circuit de commande du moteur comprend: un circuit de détection d'erreur de position de la charge qui est relié au circuit de détection de la position de la charge et au bloc de commande d'ordres Le circuit de détection d'erreur de position de la charge produit un signal d'erreur de position de la charge qui est une fonction de la différence entre la position détectée de la charge et une position demandée pour la charge par

le signal de demande de position de la charge.

Il comporte également un circuit de vitesse de référence qui reçoit le signal d'erreur de position de la charge et qui produit un signal de sortie de vitesse de référence ayant une amplitude et un sens proportionnels à une vitesse du rotor demandée pour une position de charge demandée par le signal de

demande de position de charge.

Un circuit de sommation de signaux de vitesse est relié au dispositif de détection de la vitesse et de la position du rotor afin de recevoir un signal représentatif de la vitesse du rotor Le circuit de sommation est également relié au circuit de vitesse de référence afin de recevoir le signal de sortie de vitesse de référence Le circuit de sommation produit ainsi un signal d'erreur de vitesse qui est une fonction de la différence et du sens entre le signal de vitesse

détecté du rotor et le signal de vitesse de référence.

Un circuit séparé est destiné à recevoir le signal d'erreur de vitesse et à produire un signal de référence de courant réel ayant une amplitude et un sens représentatifs du courant réel demandé par le

moteur pour placer la charge dans la position demandée.

Un circuit générateur de signal de courant réel est relié au transformateur de courant Il produit un-signal représentatif de l'amplitude et du sens du

courant réel passant dans les enroulements du moteur.

Un circuit de sommation de courant réel est connecté au circuit séparé afin de recevoir le signal d'erreur de vitesse et au circuit de sommation de

signaux de vitesse afin de recevoir le signal de réfé-

rence de courant réel Le circuit de sommation de courant réel est également relié au circuit générateur du signal de courant réel afin de recevoir ce signal provenant des enroulements du moteur Le circuit de sommation de courant réel produit un signal d'erreur de courant réel qui est une fonction de la différence entre l'amplitude et le sens du signal du courant réel de différence et du signal de courant réel provenant des enroulements du moteur. Un circuit de conversion de signaux est destiné à recevoir le signal d'erreur de courant réel et à le convertir en un signal de sortie représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel au signal d'erreur de courant réel. Un générateur de forme d'onde d'avance de phase est connecté afin de recevoir respectivement le signal de sortie représentatif de l'angle de phase proportionnel au signal d'erreur de courant réel du

circuit de conversion de signaux et au signal de posi-

tion du rotor provenant du dispositif de détection de

la vitesse et de'la position du rotor.

Le générateur de la forme d'onde d'avance de phase produit un signal de commande d'alimentation à

phase avancée.

Le signal de commande provoque l'avance de la forme d'onde de la tension du moteur d'une valeur égale, en phase, à l'angle de phase du signal de sortie du circuit convertisseur de signaux afin d'assurer efficacement une commande du moteur en fonction de la charge. Une caractéristique de la forme préférée de réalisation de l'invention nécessite une attention

particulière pour savoir comment les objets de l'inven-

-tion sont réalisés.

Lorsque l'on considère le moteur et son cir-

cuit de commande comme étant un dispositif électrique dynamique et que l'on considère le générateur de la forme d'onde d'avance de phase en coopération avec ce

dispositif, il-ressortira de la description qui suit

que l'on obtient également, en plus de la commande de moteur de l'invention telle que décrite, une boucle d'avance de phase commandée et bloquée, formant le

générateur de la forme d'onde.

Il convient de rappeler, à la suite de la

description qui précède, qu'une partie de la commande

du moteur ou du dispositif dynamique est constituée par un signal à forme d'onde de sortie et avance de phase, commandé et bloqué, qui possède une certaine relation de phase avec une entrée détectée dépendant directement d'une phase souhaitée Le générateur de forme d'onde comprend un comparateur de phase qui reçoit un signal provenant du dispositif électrique et se présentant sous la forme d'un train d'impulsions

d'entrée de l'état réel détecté, et un signal se pré-

sentant sous la forme d'un train d'impulsions d'entrée souhaité, ayant une phase souhaitée et la même fréquence

que le signal du train d'impulsionsdétecté.

Le comparateur de phase compare la phase et la fréquence du signal formé par le train d'impulsions d'entrée détectées au train d'impulsions souhaitées, et il produit un signal d'erreur linéaire qui est en relation avec la différence de phase entre les signaux

d'entrée détecté et souhaité.

Un circuit de sommation de signaux est relié au comparateur de phase afin de recevoir le signal d'erreur linéaire et de recevoir un signal d'erreur représentatif d'un angle de phase proportionnel à un

état détecté et à une condition souhaitée dans le dis-

positif électrique dynamique.

Le circuit de sommation transmet un signal de sortie à un oscillateur commandé en tension, par l'intermédiaire d'un circuit intégrateur, afin que ce dernier transmette à l'oscillateur commandé en tension un signal agissant sur cet oscillateur pour qu'il modifie la période de son signal de sortie afin de transmettre au comparateur de phase un signal de sortie constitué d'un train d'impulsions souhaité, à phase décalée, pour compléter ainsi une boucle Le signal dérivé du signal de l'oscillateur commandé en tension est un signal à forme d'onde à avance de phase, commandé et bloqué, qui est utilisé pour commander la machine

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électrique dynamique.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un diagramme montrant une phase d'un moteur à courant continu à aimant permanent, sans balais; la figure 2 est de phase des composantes de force contre-électromotrice sur la figure 1; un diagramme des vecteurs courant, de tension et de d'un moteur du type montré la figure 3 est un diagramme des vecteurs de phase illustrant le courant réel effectif passant dans le moteur auquel une charge est reliée; la figure 4 est un diagramme des vecteurs de phase des composantes de courant, de tension et de force contre-électromotrice d'un moteur qui seraient présentes dans le moteur si ce dernier devait établir, en réponse

à un ordre, une nouvelle position ou une position souhai-

tée pour la charge; O la figure 5 est un schéma simplifié d'une forme préférée de réalisation de l'invention; la figure 6 est un schéma simplifié, sous une formedéveloppée,de la forme préférée de réalisation de l'invention;

la figure 7 est un schéma simplifié de l'in-

vention, sous une forme encore plus développée; la figure 8 montre schématiquement comment les figures 9, 10, 11 et 12 sont disposées; la figure 9 est un schéma correspondant à une partie de la figure 8; la figure 10 est un schéma correspondant à une partie de la figure 8; la figure 11 est un schéma correspondant à une partie de la figure 8; la figure 12 est un schéma correspondant à une partie de la figure 8; la figure 13 est un schéma simplifié d'une boucle à blocage de phase de l'art antérieur; et les figures 14, 15 et 16 sont des diagrammes de temps montrant des formes d'onde présentes dans le

circuit selon l'invention.

Pour permettre une meilleure appréciation du perfectionnement apporté par la présente invention, on décrira à présent brièvement le fonctionnement théorique d'un moteur à aimant permanent du type auquel le circuit selon l'invention s'applique de façon particulièrement utile. On utilise dans l'explication qui suit un modèle simplifié représentant une phase d'un moteur

polyphasé à aimant permanent sans balais.

On se référera à présent à la figure l qui représente schématiquement une phase d'un moteur à aimant permanent sans balais comportant un enroulement

à N phases -

Si l'on néglige la résistance de l'enroulement, cette phase peut être représentée schématiquement comme montré sur la figure 1 La tension appliquée présente une

valeur efficace de V volts par phase et la force contre-

électromotrice efficace est de E volts, par phase On

suppose à présent que V et E sont sinusoïdales L'induc-

tance de l'enroulement est de L henry On suppose que

le fer de l'induit ne présente pas de saturation magné-

tique, de sorte que la valeur de L reste constante quelles que soient les variations du courant Etant

donné que la plupart des machines auxquelles cette ana-

lyse s'applique utilisent probablement des aimants permanents ayant uneperméabilité relative proche de

l'unité ( tels que les aimants céramiques ou au samarium-

cobalt), on peut supposer de façon sûre que l'inductance L de l'enroulement reste pratiquement constante quelle que soit la position angulaire du champ par rapport à l'enroulement d'induite En définissant la valeur efficace du courant de la phase considérée comme étant égale à I ampères, on a:

I = VE ( 1)

j 2 wf L o I, V et E sont des quantités de vecteurs de phase et f est égal à la fréquence, en hertz L'angle de commutation étant défini comme étant de ô radians et l'angle du facteur de puissance comme étant de 4 radians, les diagrammes des vecteurs de phase incluant toutes les quantités peuvent être tracés comme montré sur la figure 2 La puissance fournie au moteur est donnée par la relation: P = N VI cosf ( 2) Il s'agit également de la puissance de sortie si toutes les pertes telles que celles se produisant

dans le fer et dans le bobinage et les pertes de frotte-

ment, sont négligées pour le modèle simplifié décrit.

En examinant le diagramme des vecteurs de phase, on voit que: Esin 6 ( 3) j 2 wf L (cos+) En combinant les équations ( 2) et ( 3) ci-dessus, on a: = n V Esin S ( 4) j 2 wf L On obtient ainsi l'équation de puissance bien

connue pour les machines synchrones à rotor cylindrique.

Certaines remarques générales peuvent être faites en ce qui concerne le moteur à courant continu sans balais, sur la base des équations ( 2), ( 3) , et ( 4) Ces remarques sont les suivantes: <a) la puissance est proportionnelle à la force contre-électromotrice E Celle-ci peut être augmentée au prix d'un accroissement de la masse de l'aimant permanent ainsi que de l'induit; (b) la puissance est inversement proportionnelle à l'inductance L Par conséquent, si le nombre de spires de l'induit est augmenté afin d'accroître la force

contre-électromotrice, l'inductance augmente proportion-

nellement au carré du nombre de spires Ceci réduit en fait la puissance; (c) pour maintenir le courant du moteur à une valeur aussi basse que possible, le facteur de puissance cosinus f doit être maintenu proche de 1 Cependant, toute tentative pour élever le cosinus f nécessite de modifier la force contre-électromotrice E et l'angle de commutation. Lorsqu'un moteur à aimant permanent du type venant d'être décrit reçoit de l'énergie appliquée à ces enroulements, cette énergie ayant la forme d'une forme d'onde de tension délivrée de manière classique,

la tension V, le courant I et la force contre-électro-

motrice E peuvent être tracés graphiquement comme indi-

qué sur la figure 2 On peut également indiquer graphi-

quement ce qui peut être appelé le courant réel IREEL

qui est projeté sur l'axe réel ou horizontal.

Aux fins de la présente description ainsi que de celle

de l'invention, on peut représenter une composante du vecteur de phase du courant réel indiquant un état souhaité ou demandé Dans le diagramme des vecteurs de phase, on peut également représenter le vecteur de phase du courant réel effectif qui représente le vecteur de phase du courant réel apparaissant sous l'effet d'une charge imposée au moteur Sur la figure 3, la valeur IREEL est destinée à indiquer le vecteur de phase du courant réel effectif représentatif du courant réel passant dans l'enroulement du moteur et apparaissant à

la suite de l'application d'une charge au moteur.

Sur la figure 4 montrée au-dessous de la figure 3, on représente un diagramme de vecteurs de phase qui montre

une valeur appelée IREEL REF.

IREEL REF représente le courant réel demandé

pour fournir la puissance nécessaire à la charge demandée.

I représente le courant aux bornes du moteur Sur la figure 3, pour un courant IREEL donné, on a la valeur REEL propre qui représente un angle de phase dépendant de la charge effective Sur la figure 4, pour un courant de charge demandé ou souhaité, on a une valeur O REF qui représente un angle de phase dépendant du courant nécessaire à la charge demandée La projection de IREEL REF de la figure 4 sur la figure 3 montre ce qui est

indiqué graphiquement comme IREEL ERR et qui est la diffé-

rence entre les vecteurs de phase I et I

REEL REEL REF'

L'invention telle que décrite ci-après est destinée à

mesurer ce signal d'erreur de courant réel puis à l'uti-

liser pour fournir à l'enroulement du moteur un signal de puissance à forme d'onde à phase décalée afin de corriger l'erreur résultant de la charge Lorsqu'une position est demandée au moteur par l'intermédiaire de son circuit de commande et qu'une charge est présente,

il devient souhaitable que le moteur intervienne rapide-

ment et efficacement, comme si la composante de vecteurs de phase du courant réel souhaité ou demandé et la composante du vecteur de phase du courant réel effectif avaient la même amplitude et le même sens Comme indiqué ci-dessus, l'invention indique que ce but souhaitable peut être obtenu à l'aide de la phase de la forme d'onde de la tension du moteur en réponse à l'erreur de courant réel, IREEL ERR

Le dispositif de commande du moteur qui effec-

tue ce réglage de phase est nouveau et sera décrit en

détail en premier Un générateur de forme d'onde, consti-

tuant une partie du circuit de commande du moteur et qui est également nouveau, sera décrit d'une façon générale en ce qui concerne son rôle dans la commande du moteur,

et en particulier en ce qui concerne la nouveauté pré-

sente dans la boucle à phase commandée et bloquée, qui

constitue le générateur de forme d'onde.

On se réfèreras présent à la figure 5 qui représente sous une forme schématique simplifiée un circuit de commande de moteur selon l'invention utilisé pour l'actionnement d'une gouverne d'aéronef. On se référera également aux figures 5, 6 et

7 qui portent toutes sur la forme préférée de réalisa-

tion de l'invention et qui représentent sous une forme détaillée et développée les composants essentiels de l'invention Sur ces figures ainsi que sur celles qui suivent, les mêmes références numériques sont utilisées

pour indiquer les mêmes composants ou les mêmes fonc-

*tions.

La figure 8 est un schéma illustrant la dispo-

sition dans laquelle les quatre figures 9, 10, 11 et 12 doivent être considérées, ces figures, ainsi disposées, représentant en détail et en totalité la forme préférée

de réalisation de l'invention.

La figure 5 représente la combinaison de base

des éléments du dispositif selon l'invention.

Comme indiqué au début du présent mémoire, le circuit de commande de moteur selon l'invention est particulièrement utile à la commande d'un moteur à aimant permanent à courant continu sans balais, utilisé

pour l'entraînement des gouvernes de vol d'un aéronef.

Ceci étant indiqué,-on considèrera à présent le contenu particulier de la figure 5 qui représente un circuit 10 de commande d'un moteur il à aimant permanent comportant un rotor 12 et des enroulements 13 Un circuit 14 de transformation du courant des enroulements du moteur, de conception classique, disposé comme représenté,

produit sur un conducteur 16 un signal de sortie repré-

sentatif du courant passant dans les enroulements 13 du

moteur Un capteur 17 de position du rotor est repré-

senté comme étant à proximité immédiate du rotor 12 et d'un ensemble à arbres 27, 28 Le capteur de position du rotor est de conception classique et peut comprendre des dispositifs à effet Hall Le capteur 17 de position du rotor produit sur un conducteur 18 un signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du moteur Le signal de sortie du capteur de position du rotor est transmis par des conducteurs 18, 18 a à un circuit 40 de signal de courant d'erreur réelle et par des conducteurs 18, 18 b à un générateur 100 de forme

d'onde d'avance de phase.

Un circuit piloté 19 d'alimentation en énergie est relié aux enroulements 13 du moteur, comme représenté par la ligne conductrice unique 21 partant de ce circuit 19 d'alimentation Un conducteur 21 est parcouru par une forme d'onde de tension de moteur du type montré sur la figure 16, qui est appliquée aux enroulements 13 du moteur.

Une charge indiquée globalement par la réfé-

rence numérique 22 et une flèche associée est constituée, dans cette forme de réalisation, par ne gouverne 23, par exemple un volet d'aéronef La gouverne 23 est accouplée au rotor 12 par l'intermédiaire d'un arbre 24,

d'une boite 26 de transmission et d'arbres 27 et 28.

Cette transmission est de type tout à fait classique.

Un capteur 28 de position de charge ou de gouverne est adjacent à la charge 22 à laquelle il est relié comme indiqué par une ligne pointillée 29 Le capteur de position de charge produit sur un conducteur un signal de sortie transmis au circuit 40 de signal de courant d'erreur réelle et représentatif de la

position détectée de la charge.

Un calculateur ou ordinateur 31 de commande de vol applique à un conducteur 32 un signal de demande de position de charge qui est transmis au circuit 40 du signal d'erreur de courant réel, faisant partie du circuit 10 de commande du moteur Le signal de demande ou d'ordre est destiné à provoquer un déplacement de la gouverne ou de la charge vers des positions données telles que des positions d'extension et de retrait, de déploiement et de repli ou toute position comprise

entre les positions extrêmes désignées.

Le circuit 10 de commande du moteur comprend le circuit 40 du signal d'erreur de courant réel et le

générateur 100 de forme d'onde d'avance de phase.

Le circuit 40 de signal d'erreur de courant réel reçoit par le conducteur 16 le signal de sortie du circuit 14 transformateur de courant, lequel signal

est représentatif du courant passant dans les enroule-

ments du moteur, c'est-à-dire du courant réel et réactif.

Le circuit 40 de signal d'erreur de courant réel reçoit également le signal de sortie du capteur 17 de position du rotor par l'intermédiaire des conducteurs 18 et 18 a, ce signal constituant une entrée indiquant la vitesse et le sens du rotor Le signal d'ordre ou de demande de position de la charge provenant du calculateur 31 de vol, ainsi qu'un signal de sortie du capteur 28 de position de la charge, représentatif de la position détectée de la charge, sont également appliqués à ce

circuit 40.

Le circuit 40 du signal d'erreur de courant réel produit un signal de sortie 41 qui est une fonction de la différence entre l'amplitude et le sens d'un signal de courant de référence réel dérivé du signal de sortie 18 représentatif de la vitesse et du sens du rotor, ainsi que du signal 32 de demande de position de la charge et du signal 30 de sortie représentatif de la position détectée de la charge, et du signal de

courant réel 16 provenant des enroulements du moteur.

Le signal 41 de-sortie du circuit 40 de signal d'erreur du courant réel est représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel au signal d'erreur de

courant réel.

Le générateur 100 de forme d'onde d'avance de phase est monté de façon à recevoir respectivement le signal 41 de sortie représentatif dudit angle de phase proportionnel au signal d'erreur de courant réel et le signal 18 de position du rotor provenant du capteur 17 de vitesse et de position du rotor. Le générateur 100 de forme d'onde d'avance de phase produit un signal 101 de commande du circuit

d'alimentation, à phase avancée.

Le signal 101 de commande fait avancer la forme d'onde de tension du moteur, présente sur le conducteur 21, d'une valeur égale, en phase, à l'angle de phase du signal 41 de sortie du circuit de signal

d'erreur de courant réel pour commander ainsi efficace-

ment le moteur en fonction de la charge.

On se référera à présent à la figure 6 qui représente, de façon plus développée, la même forme préférée de réalisation de l'invention que celle montrée sur la figure 5 Une étude de la figure 6 montre que le

circuit 40 du signal d'erreur de courant réel, repré-

senté ici en traits pointillés, alors qu'il est repré-

senté en trait plein sur la figure 5, est constitué de deux composants fonctionnels de base, à savoir un circuit 42 de signal d'erreur de vitesse produisant un signal 43 de sortie qui est transmis à un circuit 44 de signal d'erreur de courant réel à angle de phase,

constituant le second composant du circuit 40.

La description qui suit n'expliquera pas de

façon exhaustive le fonctionnement de l'ensemble du circuit de commande du moteur, mais elle insistera sur les fonctions et la coopération de tous les composants

montrés sur la figure 6 dans la mesure o ils sont impli-

qués dans le circuit 42 de signal d'erreur de vitesse et dans le circuit 44 de signal d'erreur de courant réel à angle de phase qui constituent le circuit 40 de signal

d'erreur de courant réel.

Le circuit 42 de signal d'erreur de vitesse est connecté par le conducteur 30 au capteur 28 de position de la charge, ainsi qu'au calculateur 31 de vol par l'intermédiaire du conducteur 32 On peut observer que le capteur 17 de position du rotor est également relié au circuit 42 de signal d'erreur de vitesse par les conducteurs 18 et 18 a Cette disposi- tion permet au circuit de signal d'erreur de vitesse de recevoir un signal de détection de position de la charge et un signal de demande de position de la

charge pour produire ainsi un signal d'erreur de posi-

tion de la charge qui est converti en un signal de sortie de vitesse de référence ayant une amplitude et

un sens proportionnels à une vitesse de rotor néces-

saire pour donner à la charge une position demandée par le signal de demande de position de charge provenant du calculateur 31 de vol. Le signal de sortie de vitesse de référence est combiné à un signal de vitesse de rotor provenant du circuit 17 de détection de vitesse et de position du rotor pour constituer un signal 43 d'erreur de vitesse qui est une fonction de la différence et du sens entre la vitesse détectée du rotor et le signal de vitesse de référence. Le circuit 44 d'angle de phase du signal d'erreur de courant réel est connecté, comme représenté,

au circuit 42 de signal d'erreur de vitesse et au cir-

cuit 14 de transformation du courant des enroulements

du moteur par le conducteur 16.

Le circuit 44 dlangle de phase du signal d'erreur de courant réel convertit simultanément le signal 43 d'erreur de vitesse en un signal de référence

de courant réel représentatif du-courant réel néces-

saire au moteur 1 i pour établir la position demandée pour la charge, et pour convertir un signal de courant de moteur provenant du circuit de transformation du courant des-enroulements du moteur en un signal de courant réel représentatif du courant réel passant dans

les enroulements 13 du moteur.

Le signal de référence de courant réel, comme décrit plus complètement ciaprès, est soumis à une sommation avec ledit signal de courant réel pour produire un signal de sortie représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel à un signal d'erreur de

courant réel présent sur un conducteur de sortie 41.

Comme indiqué précédemment, le générateur 100 de forme d'onde d'avance de phase est connecté de façon

à recevoir respectivement le signal de sortie représen-

tatif de l'angle de phase proportionnel au signal d'erreur de courant réel et le signal de position du rotor provenant du capteur de vitesse et de position

du rotor.

Le générateur de forme d'onde d'avance de phase produit un signal de commande du dispositif d'alimentation, en phase avancée, afin que la forme d'onde de la tension du moteur soit avancée d'une valeur égale, en phase, audit angle de phase du signal de sortie du dispositif de conversion du signal pour commander efficacement le moteur en fonction de la charge. On se référera à présent à la figure 7 qui représente d'une manière encore plus développée la forme de réalisation de l'invention illustrée sur les figures 5 et 6 Une étude de la figure 7 montre que le circuit 40 de signal d'erreur de vitesse indiqué sur la figure 5 et illustré sur la figure 7 par un cadre en

traits pointillés, comprend trois composants fonction-

nels, à savoir un circuit 45 de détection d'erreur de position de la charge relié par un conducteur 46 à un circuit 47 de vitesse de référence et par un conducteur

48-à un circuit 49 de sommation de signaux, ces cir-

cuits 47 et 49 faisant également partie du circuit 40.

Le circuit 44 d'angle de phase du signal d'erreur de courant réel, montré sur la figure 5, est illustré sous une forme développée sur la figure 7, dans un cadre en traits pointillés, et il comprend quatre composants fonctionnels de base Le premier des quatre composants de base de ce circuit 44 est un circuit 51 de réflexion du signal d'erreur de vitesse qui est connecté au circuit 49 de sommation de signaux par un conducteur 43 et à un circuit 55 de sommation de courant réel par un conducteur 52 Un circuit 53 de génération de signal de courant réel est monté entre le circuit 55 de sommation de courant réel et le circuit 14 de transformation de courant Le dernier composant fonctionnel est un circuit 57 de conversion de signaux qui reçoit par un conducteur 56 un signal

de sortie du circuit 55 de sommation de courant réel.

Le circuit 45 de détection d'erreur de posi-

tion de la charge est relié au capteur de position de la charge et à l'ordinateur de vol 31 Le circuit 45 de détection d'erreur de position de la charge produit sur le conducteur 46 un signal d'erreur de position de la charge qui est une fonction de la différence entre une position détectée de la charge et une position demandée pour la charge par un signal de demande de

position de charge présent sur un conducteur 32 prove-

nant de l'ordinateur de vol. Un circuit 47 de vitesse de référence reçoit par le conducteur 46 le signal d'erreur de position de la charge et produit sur le conducteur 46 un signal de sortie de vitesse de référence dont l'amplitude et le

sens sont proportionnels à une vitesse de rotor néces-

saire pour donner à la charge une position demandée par le signal de demande de position de charge provenant de

l'ordinateur de vol 31.

Le circuit 49 de sommation de signaux de vitesse est connecté au capteur 17 de vitesse et de position du rotor afin de recevoir par les conducteurs

18 et 18 a un signal représentatif de la vitesse du rotor.

Le circuit 49 de sommation est également relié au circuit 47 de vitesse de référence afin de recevoir le signal de sortie de vitesse de référence Le circuit de sommation produit alors un signal d'erreur de vitesse qui est une fonction de la différence et du sens entre la vitesse détectée du rotor et le signal de vitesse de référence. Un circuit 51 de réception d'erreur de vitesse reçoit le signal d'erreur de vitesse et produit un signal de référence de courant réel ayant une amplitude et un sens représentatifs du courant réel nécessaire au moteur

pour donner à la charge la position demandée.

Le circuit 55 de sommation de courant réel est relié au circuit 51 afin de recevoir le signal d'erreur de vitesse et au circuit 49 de sommation de

signaux de vitesse afin de recevoir le signal de réfé-

rence de courant réel Le circuit 55 de sommation de courant réel est également relié par un conducteur 54 au circuit 53 de génération du signal de courant réel

afin de recevoir le signal de courant réel des enroule-

ments 13 du moteur Le circuit 55 de sommation de courant réel applique au conducteur 56 un signal d'erreur de courant réel qui est une fonction de la différence entre l'amplitude et le sens du signal de courant de référence réel et du signal de courant réel

provenant des enroulements 13 du moteur.

Un circuit convertisseur de signal 57 est destiné à recevoir le signal d'erreur de courant réel présent sur le conducteur 56 et à convertir ce signal en un signal de sortie représentatif d'un angle de phase

qui est proportionnel au signal d'erreur de courant réel.

Le générateur 100 de la forme d'onde d'avance de phase est connecté de façon à recevoir respectivement le signal de sortie présent sur le conducteur 41 et représentatif de l'angle de phase proportionnel au

signal d'erreur de courant réel du circuit convertis-

seur de signal 57, et le signal de position du rotor présent sur le conducteur 18 b et provenant du capteur 17

de vitesse et de position du rotor.

Le générateur 100 de la forme d'onde d'avance de phase sera décrit plus en détail ci-après et il produit, sur un conducteur 101, un signal de commande de circuit d'alimentation à phase avancée afin que la forme d'onde de la tension du moteur soit avancée d'une valeur égale, en phase, à l'angle de phase du signal 41 de sortie du circuit 57 de conversion de signal pour commander ainsi efficacement le moteur en fonction de

la charge.

Les figures 9 à 12 étant assemblées comme montré sur la figure 8, on dispose de la vue détaillée

la plus développée du dispositif selon l'invention.

Tous les composants identifiés de la figure assemblée sont des dispositifs électroniques classiques, comme

on peut le voir aisément d'après les légendes accompa-

gnant les divers composants Le générateur 100 de la forme d'onde d'avance exige cependant une certaine explication. Il est inutile de décrire en détail et de façon séparée le dispositif montré sur la figure 8, car

il suffit de se reporter à la description qui précède

et de l'appliquer aux figures assemblées comme montré sur la figure 8 On peut observer sur ces figures assemblées des graphiques détaillés offrant au spécialiste tout

ce qui est nécessaire à la réalisation de l'invention.

On se référera à présent à la figure 8 et au générateur 100 de la forme d'onde d'avance de phase

qui est représenté sous une forme aisément compréhen-

sible et dans un état assemblé sur les figures 11 et 12.

Le générateur 100 de la forme d'onde d'avance de phase de l'invention comprend une boucle constituant un dispositif de réaction qui comprend un comparateur 102 de phase, un circuit 104 de sommation auquel est appliqué, par un conducteur 103, un signal de courant continu représentatif d'un changement de phase souhaité pour un signal de sortie de la boucle Un circuit 105

d'intégration, un circuit 108 de gain et de compensa-

tion, un oscillateur 110 commandé en vitesse et un diviseur 112 de fréquence complètent la boucle La coopération des composants de la boucle venant d'être

indiqués sera décrite plus en détail ci-après.

Contrairement à-la boucle d'avance de phase de l'invention, il est bien connu une boucle à phase bloquée, commune à l'art antérieur comme montré sur la figure 13 La boucle à phase bloquée de la figure 13 constitue un dispositif de réaction du type décrit dans "Signetics Linear Phase Locked Loops Applications Book", publié en 1972 Le dispositif de réaction comprend un comparateur de phase Kd,un filtre passe-bas F(s) et un amplificateur A d'erreur placés sur le trajet du signal de sens direct, et un oscillateur commandé en

tension Ko placé sur le trajet de réaction Le f onctionne-

ment de la boucle à blocage de phase peut être briève-

ment décrit de la manière suivante: lorsqu'aucun signal d'entrée est E n'est appliqué au système, la tension d'erreur Vd est égale à zéro L'oscillateur commandé en tension travaille à une fréquence établie W qui est

connue comme étant la fréquence de marche à vide.

Si un signal d'entrée est appliqué au système, le comparateur de phase compare la phase et la fréquence du signal d'entrée à la fréquence de l'oscillateur commandé en tension et produit une tension d'erreur V e(t) qui est en relation avec la phase et la différence de fréquence des deux signaux Cette tension d'erreur est ensuite filtrée, amplifiée et appliquée à la borne de commande de l'oscillateur commandé en tension De cette manière, la tension de commande Vd(t) oblige la fréquence de l'oscillateur commandé en tension à varier dans une direction qui réduit la différence de fréquence entre f O et le signal d'entrée SE Si la fréquence d'entrée wi est suffisamment proche de W la réaction réalisée par la boucle a blocage de phase synchronise ou bloque l'oscillateur commandé en tension sur le signal d'entrée Une fois l'oscillateur bloqué, sa fréquence est identique à celle du signal d'entrée, hormis une différence de phase finie Cette différence de phase nette wi-W est nécessaire pour produire la tension d'erreur corrective Vd pour décaler la fréquence de l'oscillateur commandé en tension de sa valeur de marche à vide vers la fréquence wi du signal d'entrée et donc pour maintenir la boucle à blocage de phase à l'état bloqué Cette aptitude à l'auto- correction du système permet également à la boucle à blocage de

phase de suivre les variations de fréquence du signal-

d'entrée, une fois qu'elle est bloquée.

Le générateur de la forme d'onde commandé en phase selon l'invention comprend le comparateur 102 de phase auquel est appliqué un état réel détecté sous la forme d'un signal constitué d'un train d'impulsions d'entrée tel que le train 98 d'impulsions arrivant par le conducteur 18 b Le train d'impulsions 98 représente

le signal provenant du capteur 17 de position du rotor.

Le comparateur de phase 102 reçoit par un conducteur 113 un second signal d'entrée constitué par un train

d'impulsions d'entrée souhaité 99 possédant le déca-

lage de phase souhaité Le signal du train d'impulsions

détecté 98 présente une phase et une fréquence en rela-

tion avec la vitesse et la position du rotor à l'inté-

rieur du moteur Le train 99 d'impulsions d'entrée souhaité doit posséder la phase souhaitée et la même fréquence que le signal du train d'impulsions détecté, de sorte que le comparateur de phase 102 reçoit un train d'impulsions d'entrée constituant un signal-d'état réel détecté provenant du capteur 17 de position du rotor par l'intermédiaire du conducteur 18 et 18 b, et un signal constitué d'un train d'impulsions d'entrée souhaité, le signal détecté ayant une phase et une

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fréquence en relation avec un état détecté présent dans le dispositif électrique dynamique et le signal d'entrée souhaité ayant une phase souhaitée et la même

fréquence que le signal détecté.

Le comparateur 102 de phase compare la phase

et la fréquence du signal constitué du train d'impul-

sions d'entrée détecté à celles du signal constitué du train d'impulsions d'entrée souhaité, et il produit un signal d'erreur linéaire qui est en relation avec la différence de phase entre les signaux d'entrée détecté

et souhaité.

Un circuit 104 de sommation de signaux est relié par un conducteur 103 au comparateur 102 de phase afin de recevoir le signal d'erreur linéaire et de recevoir également un signal d'erreur représentatif d'un angle de phase proportionnel à un état détecté et à un état souhaité du moteur Le signal d'erreur est

évidemment le signal présent sur le conducteur 41. Le circuit 104 de sommation produit sur un conducteur 105 un signal de

sortie qui est appliqué à

un oscillateur 110 commandé en tension par l'intermé-

diaire d'un circuit d'intégration 106 afin que ce dernier transmette à l'oscillateur un signal agissant sur celui-ci pour qu'il modifie la période de son signal de sortie afin de transmettre au comparateur 102 de phase un signal constitué d'un train d'impulsions souhaité, à phase décalée, pour compléter une boucle qui a dérivé du signal de l'oscillateur un signal 101 dont la forme d'onde présente une phase avancée, commandée et bloquée, ce signal étant utilisé pour

commander le moteur.

La nature du circuit d'intégration 106 et son effet sur le train d'impulsions apparaissent sur la figure 14 sur laquelle on peut voir que la période comprise entre la période T 1 et la période T 3 a subi une expansion pour introduire le décalage de phase

souhaité -Sur cette figure, le décalage de phase repré-

senté est de 150 Il convient de noter qu'il s'agit d'un dispositif à erreur nulle en ce qui concerne la phase, et qu'il existe un blocage de fréquence avec une commande de phase relative. La figure 15 montre la nature des signaux délivrés par le compteur avant la modulation de largeur d'impulsion pour produire le signal p A/PWM à avance de phase qui apparaît sur le conducteur 21 relié au moteur pour assurer la commande effective de la charge conformément à l'invention Sur la figure 15, la conduction s'effectue sur la totalité des 180 à la

fréquence f.

En ce qui concerne le diagramme des temps de la figure 14, on utilise la relation: f=/T, o 1 = 4 et T 2 y T 3 > T 1 * Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au circuit décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Circuit de commande d'un moteur ( 11) à

aimant permanent comprenant un rotor ( 12), des enroule-

ments ( 13), un dispositif ( 14) de transformation du courant des enroulements et un dispositif ( 17) de détection de la vitesse et de la position du rotor, un dispositif ( 19) d'alimentation en énergie connecté aux bornes des enroulements et appliquant une forme d'onde de tension aux enroulements du moteur, une charge

( 22) devant être positionnée par le moteur, un disposi-

tif ( 28) de détection de la position de la charge, cette

dernière étant reliée au rotor du moteur, et un disposi-

tif ( 31) de commande qui produit un signal de demande de position de la charge ordonnant de placer la charge dans une certaine position, le circuit de commande du moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément ( 45) de détection d'erreur de position de la charge relié au dispositif de détection de position de la charge et au dispositif de commande et produisant un signal d'erreur

de position de la charge qui est une fonction de la diffé-

rence entre la position détectée de la charge et une position demandée pour la charge par le signal de demande de position de la charge, un élément ( 47) de vitesse de référence recevant le signal d'erreur de position de la charge et produisant un signal de sortie de vitesse de référence ayant une amplitude et un sens proportionnels à une vitesse de rotor nécessaire pour placer la charge dans une position demandée par ledit signal de demande de position de la charge, un élément ( 49) de sommation du signal de vitesse relié au dispositif de détection de vitesse et de position du rotor afin de recevoir un signal représentatif de la vitesse du rotor, cet élément de sommation de signaux étant en outre relié à l'élément de vitesse de référence afin de recevoir le signal de sortie de vitesse de référence, l'élément de sommation produisant ainsi un signal d'erreur de vitesse qui est une fonction de la différence et du sens des signaux de vitesse détectés du rotor et de vitesse de référence, un élément ( 51) destiné à recevoir le signal d'erreur de vitesse et à produire un signal de référence de courant réel ayant une amplitude et un sens représentatifsdu courant réel nécessaire au moteur pour placer la charge dans la position demandée, un élément ( 53) de génération d'un signal de courant réel relié au transformateur de

courant et produisant un signal représentatif de l'ampli-

tude et du sens du courant réel passant dans les enroule-

ments du moteur, un élément ( 55) de sommation de courant réel relié à l'élément destiné à recevoir le signal d'erreur de vitesse et à l'élément de sommation de signaux de vitesse afin de recevoir le signal de référence de courant réel, cet élément de sommation de courant réel étant en outre relié à l'élément de génération de signal de courant réel afin de recevoir le signal de courant réel provenant des enroulements du moteur, l'élément de sommation de courant réel produisant un signal d'erreur de courant réel qui est une fonction de la différence d'amplitude et de sens du signal de courant de référence

réel et du signal de courant réel provenant des enroule-

ments du moteur, un élément ( 57) de conversion de signal destiné à recevoir le signal d'erreur de courant réel et à le convertir en un signal de sortie représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel au signal d'erreur de courant réel, un générateur ( 100) de forme d'onde

d'avance de phase connecté afin de recevoir respective-

ment le signal de sortie représentatif dudit angle de phase proportionnel audit signal d'erreur de courant réel provenant de l'élément de conversion de signal et

audit signal de position de rotor du dispositif de détec-

tion de vitesse et de position du rotor, le générateur de forme d'onde d'avance de phase produisant un signal de commande du dispositif d'alimentation en énergie à phase avancée, ledit signal de commande provoquant l'avance de la forme d'onde de la tension du moteur d'une quantité égale, en phase, audit angle de phase dudit signal de sortie de l'élément de conversion de signal afin de commander efficacement le moteur en fonction de la charge.

2 Circuit de commande d'un moteur synchrone ( 11) comprenant un rotor ( 12), des enroulements ( 13), un

dispositif ( 14) de transformation de courant des enroule-

ments et un dispositif ( 17) de détection de vitesse et de position du rotor, un dispositif ( 19) d'alimentation en énergie connecté aux bornes des enroulements du moteur et appliquant à ces enroulements une forme d'onde de tension, une charge ( 22) destinée à être positionnée par le moteur, un dispositif ( 28) de détection de position de la charge, cette dernière étant accouplée au rotor du

moteur, et un dispositif ( 31) de commande destiné à pro-

duire un signal de demande de position de la charge ordonnant une position pour la charge, le circuit de commande du moteur étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément ( 40) à signal d'erreur de vitesse relié au dispositif de détection de position de la charge, au dispositif de commande de position de la charge et au dispositif de détection de vitesse et de position du rotor afin de recevoir un signal détecté de position de la charge et un signal de demande de position de la charge pour produire ainsi un signal d'erreur de position de la charge qui est converti en un signal de sortie de vitesse de référence ayant une amplitude et un sens proportionnels à une vitesse de rotor nécessaire pour placer la charge dans une position demandée par le signal de demande de position de la charge, le signal de sortie de vitesse de référence étant combiné à un signal de vitesse de rotor provenant du dispositif de détection de vitesse et de position du rotor pour produire un signal d'erreur de vitesse qui est une fonction de la différence et du sens des signaux de vitesse détectés du rotor et de vitesse de référence, un élément ( 44) à signal d'erreur de courant réel à angle de phase relié à l'élément à

signal d'erreur de vitesse et au dispositif transforma-

teur de courant des enroulements du moteur, cet élément à signal d'erreur de courant réel à angle de phase conver- tissant simultanément le signal d'erreur de vitesse en un signal de référence de courant réel représentatif du courant réel nécessaire au moteur pour donner à la charge la position demandée, et un signal de courant de moteur, provenant du dispositif transformateur du courant des enroulements, en un signal de courant réel représentatif du courant réel passant dans les enroulements du moteur, le signal de référence de courant réel étant soumis à une sommation avec ledit signal de courant réel-pour donner un signal de sortie représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel à un signal d'erreur de courant réel, un générateur ( 100) de forme d'onde

d'avance de phase étant connecté pour recevoir respective-

ment le signal de sortie représentatif de l'angle de phase proportionnel au signal d'erreur de courant réel dudit élément de conversion de signal et au signal de position de rotor dudit dispositif de détection de vitesse et de position du rotor, ledit générateur de forme d'onde

d'avance de phase produisant un signal de commande du-

dispositif d'alimentation à phase avancée, ledit signal de commande faisant avancer la forme d'onde de tension du moteur d'une quantité égale, en phase, audit angle de phase du signal de sortie de l'élément de conversion de

signal afin de commander efficacement le moteur en fonc-

tion de la charge.

3 Circuit de commande d'un moteur ( 11) à

aimant permanent comprenant un rotor ( 12), des enroule-

ments ( 13), un dispositif ( 14) de transformation du courant des enroulements produisant un signal de sortie représentatif de l'amplitude et du sens du courant réel passant dans les enroulements du moteur, et un dispositif ( 17) de détection de vitesse et de-position du rotor produisant un signal de sortie représentatif de la

vitesse et du sens du moteur, un dispositif ( 19) d'ali-

mentation en énergie connecté aux-enroulements du moteur et appliquant à ces enroulements une forme d'onde de tension, une charge ( 22) devant être positionnée par le moteur, un dispositif ( 28) de détection de position de la charge produisant un signal de sortie représentatif de la position détectée de la charge, cette dernière étant-accouplée au rotor du moteur, et un dispositif ( 31) de commande destiné à produire un signal de demande de position de la charge ordonnant une position pour la

charge, le circuit-de commande du moteur étant caracté-

risé en ce qu'il comporte un élément ( 44) à signal d'erreur

de courant réel recevant ledit signal de sortie représen-

tatif de l'amplitude et du sens du courant réel passant dans les enroulements du moteur, ledit signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du rotor, ledit signal de demande de position de la charge et ledit signal de sortie représentatif de la position détectéede la

charge, l'élément à signal d'erreur de courant réel pro-

duisant un signal de sortie qui est une fonction de la différence d'amplitude et de sens d'un signal de courant de référence réel dérivé du signal de sortie représentatif de la vitesse et du sens du rotor, ainsi que du signal de demande de position de la charge, et le signal de sortie représentatif de la position détectée de la charge, et le signal de courant réel provenant des enroulements du moteur, le signal de sortie de l'élément à signal d'erreur de courant réel étant représentatif d'un angle de phase qui est proportionnel au signal d'erreur de courant réel, le circuit comprenant également un générateur ( 100) de forme d'onde d'avance de phase connecté afin de recevoir respectivement le signal de sortie représentatif dudit angle de phase proportionnel audit signal d'erreur de

courant réel et ledit signal de position de rotor prove-

nant du dispositif de détection de vitesse et de position du rotor, le générateur de forme d'onde d'avance de phase produisant un signal de commande du dispositif d'alimentation en énergie, à phase avancée, ce signal de commande provoquant l'avance de la forme d'onde de tension du moteur d'une quantité égale, en phase,audit angle de phase du signal de sortie de l'élément à signal d'erreur de courant réel pour commander efficacement le

moteur en fonction de la charge.

4 Générateur d'une forme d'onde commandé en

phase, à utiliser pour la commande d'un dispositif élec-

trique dynamique ( 11), une partie de la commande de ce dispositif dynamique étant assurée par un signal à forme d'onde de sortie à avance de phase, commandé et bloqué, dont la relation de phase avec un signal d'entrée détecté dépend directement d'une phase souhaitée, le générateur de forme d'onde commandé en phase étant caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur ( 102) de phase qui reçoit

un signal ( 98) constitué d'un train d'impulsions d'en-

trée d'état réel détecté, ce signal provenant dudit dis-

positif électrique, et un signal ( 99) constitué d'un train d'impulsions d'entrée souhaité, le signal détecté ayant une phase et une fréquence dépendant d'un état détecté dans le dispositif électrique dynamique et le signal d'entrée souhaité ayant une phase souhaitée et la même fréquence que le signal détecté, le comparateur de phase comparant la phase et la fréquence du signal détecté à celles du signal souhaité, et produisant un signal d'erreur linéaire qui est en relation avec la différence de phase entre les signaux d'entrée détecté et souhaité, un élément ( 104) de sommation de signaux étant relié au comparateur de phase afin de recevoir le signal d'erreur linéaire et de recevoir également un signal d'erreur représentatif d'un angle de phase proportionnel à un état détecté et à un état souhaité par le dispositif électrique dynamique, l'élément de sommation produisant un signal de sortie appliqué à un oscillateur ( 110) commandé en tension par l'intermédiaire d'un élément ( 106) d'intégration afin que ce dernier transmette à l'oscillateur un signal tel que l'oscillateur modifie la période de son signal de sortie pour transmettre au comparateur de phase un signal de-sortie constitué d'un train d'impulsions souhaité, à phase décalée, complétant ainsi une boucle qui dérive dudit signal de l'oscillateur un signal à forme d'onde à phase avancée, commandée et bloquée, utilisé pour commander la machine électrique dynamique.