FR2546347A1

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Publication number: FR2546347A1
Application number: FR8407743A
Authority: FR
Original assignee: National Semiconductor Corp
Current assignee: National Semiconductor Corp
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1984-05-18
Publication date: 1984-11-23
Anticipated expiration: 2004-05-18
Also published as: US4473783A; FR2546347B1; DE3418279A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA COMMANDE DES MOTEURS ELECTRIQUES. UN CIRCUIT DE LIMITATION DE COURANT POUR UN MOTEUR SERIE A COLLECTEUR 14 CONTROLE LE COURANT QUI CIRCULE DANS DES RESISTANCES R, R CHOISIES DE FACON A CONSTITUER UN MODELE DU MOTEUR, AU LIEU DU COURANT AFFECTE DE VARIATIONS PARASITES QUI CIRCULE DANS LE MOTEUR LUI-MEME. LE COURANT POUR L'UNE DES RESISTANCES DE MODELISATION R EST OBTENU A PARTIR D'UN TACHYMETRE 20 MONTE SUR LE MOTEUR ET EST DONC PROPORTIONNEL A LA VITESSE DU MOTEUR. APPLICATION A LA COMMANDE DES MOTEURS SERIE A COLLECTEUR.

Description

Des dispositifs de commande de moteur de l'art an-

térieur mesurent de façon caractéristique la vitesse du mo-

teur et le courant qui circule dans le moteur, et ils régu-

lent ensuite ce courant par des moyens de commande appropriés afin de maintenir la vitesse constante, ou de maintenir la puissance d'entrée à un niveau aussi faible que possible, ou d'éviter des pointes de courant d'entrée excessives, ou de parvenir à n'importe quel autre but souhaitable Le problème que soulève cette façon de procéder consiste en ce que les caractéristiques de fonctionnement de moteurs sont telles que le courant est sensiblement erratique, bruyant et haché Par

conséquent, on doit faire la moyenne du courant sur un cer-

tain intervalle de temps minimal, avec un filtre ou un élé-

ment analogue, pour établir une mesure raisonnablement préci-

se du courant moyen à un instant quelconque L'expérience a montré que des variations brusques de la charge du moteur, ou d'autres variations instantanées au cours du fonctionnement, peuvent produire des pointes de courant en une durée plus

courte que l'intervalle de temps minimal nécessaire pour ef-

fectuer une mesure en pratique Ces pointes de courant peu-

vent endommager effectivement le moteur ou faire sauter des

fusibles L'invention résout ces problèmes.

En résumé, l'invention évite la mesure du courant du moteur bruyant et erratique et utilise à la place une tension représentative, proportionnelle à la vitesse, qui est produite par un tachymètre monté sur le moteur Cette tension représentative est alors utilisée directement ou en combinaison avec des résistances choisies pour reproduire la

force contre-électromotrice (FCEM) caractéristique et la ré-

sistance interne du moteur qui est commandé Des circuits logiques appropriés choisissent soit la tension directe soit la tension proportionnée par des résistances (à laquelle une

tension fixe est ajoutée) pour commander le moteur, en fonc-

tion de la plage de vitesse du moteur Ce type de dispositif de commande convient particulièrement bien pour des moteurs série à collecteur, de type alternatif ou continuo

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion ressortiront de la description détaillée qui va suivre

d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins anne-

-5 xés sur lesquels: La figure 1 représente schématiquement la technique

caractéristique de l'art antérieur pour la commande d'un mo-

teur. La figure 2 est un schéma du nouveau circuit Re

commande conforme à l'invention.

La figure 1 représente la technique caractéristique de l'art antérieur pour la commande d'un moteur L'énergie provenant d'une alimentation 10 O est régulée par un régulateur

12 qui pourrait par exemple consister en un élément de com-

mutation à triac ou en un élément analogue Un moteur 14 re-

çoit du courant par une résistance série 16 Un filtre 17 détecte la tension aux bornes de la résistance 16 et lisse le courant irrégulier circulant dans le moteur 14 Le filtre 17 présente une tension moyenne représentative à un détecteur de courant maximal 150 Le détecteur 15 applique un signal à un dispositif de commande 18 chaque fois que le courant atteint une limite maximale prédéterminée, afin d'emp Scher que le dispositif de commande 18 ne commande le régulateur 12 d'une manière telle qu'il fournisse un courant excessif au moteur 14 Un amplificateur différentiel 23 fournit une indication de la différence de vitesse par rapport à la vitesse désirées en comparant une tension provenant d'un sélecteur de vitesse 19 avec une tension développée par un tachymètre 20 et un convertisseur fréquence-tension 22 Le dispositif de commande

18 agit de la manière nécessaire pour réduire à zéro la ten-

sion différentielle provenant de l'amplificateur 25, en res-

pectant la limite maximale établie par le détecteur 15 Le

dispositif de commande 18 peut être un simple circuit élec-

tronique analogique, ou bien il peut être plus perfectionné et utiliser un microprocesseur accomplissant un programme

de fonctionnement approprié à l'application considérée.

Le principal problème que soulèvent des circuits du type représenté sur la figure 1 consiste en ce qu'il peut appara'tre des pointes brusques et élevées dans le courant absorbé à partir de l'alimentation 10, avant que le filtre

17 puisse lisser le courant et indiquer au dispositif de com-

mande 18 qu'un changement du courant moyen a eu lieu Ces pointes de courant transitoires font sauter inutilement des fusibles sensibles dans l'alimentation et réduisent la durée

de vie du moteur L'invention résout ce problèmeeavec le cir-

cuit de commande qui est représenté sur la figure 2 Confor-

mément à l'invention, on ne mesure pas le courant erratique circulant dans le moteur lui-m 4 me, mais on utilise à la place un modèle plus stable du moteur, qui utilise soit des circuits numériques, commandés par un logiciel approprié, soit des

circuits analogiques, comme il est représenté sur la figure 2.

Sur la figure 2, des résistances Ri et R 2 font fonction de modèles analogiques de la résistance interne et de la force contre-électromotrice caractéristique du moteur particulier qui est commandé Comme précédemment, le moteur 14 reçoit du courant provenant de l'alimentation 10 et du régulateur 12,

ce dernier étant commandé par le dispositif de commande 18.

Le signal de sortie du tachymètre 20 est un signal dont la fréquence dépend de la vitesse du moteur, qui est converti

en une tension par un convertisseur fréquence-tension 22.

Lorsque le moteur fonctionne au voisinage de la vitesse de consigne désirée, la tension issue du convertisseur 22 est

simplement comparée à la tension désirée provenant du sélec-

teur de vitesse 19 L'amplificateur différentiel 23 applique sur la ligne 27 une tension de sortie ES qui fait fonction de tension de commande pour le dispositif de commande 180 On notera que cette tension de commande ES est sélectionnée par un circuit logique 25, du fait qu'elle est inférieure à une autre tension utilisable, B Le circuit logique 25 compare les tensions Es et E 7 et il ferme l'interrupteur approprié

pour transmettre la tension la plus faible Dans le cas con-

sidéré, ES est inférieure à EA, ce qui fait que l'interrup-

teur 24 est fermé O Si une charge appliquée soudainement fait

ralentir le moteur 14, produisant ainsi une augmentation sou-

daine de l'appel de courant, le ralentissement du tachymètre

diminue la tension provenant du convertisseur 22 Une di-

minution de tension correspondante au point 28 est transmise par les amplificateurs 30 et 32 pour donner la tension E Si

le ralentissement est suffisant, la tension EK devient i&fé-

rieure à la tension ES et le circuit logique 25 ouvre l'inter-

rupteur 24 et ferme l'interrupteur 26, ce qui fait que la ten-

sion E est maintenant présente sur la ligne 27 Par consé-

quent, le dispositif de commande 18 suit la tension Ea et li-

mite le courant circulant dans le régulateur 12 conformément à la tension inférieure Ek plut 8 t qu'à la tension ES capable de croître rapidement On choisit les résistances R 1 et R 2 de façon à donner sur la ligne 27 une tension E qui est la somme de tensions E 1 et E 2 Ia tension E 2 est proportionnelle à la

vitesse du moteur (et donc proportionnelle à la force contre-

électromotrice) et El représente la résistance interne du moteur, de façon que le courant que le régulateur 12 applique

au moteur 14 ait une valeur constante le dispositif de com-

mande 18 ne sera autorisé à réagir à ES et à fonctionner dans le mode normal de régulation de vitesse qu'après que le moteur

a disposé d'un temps suffisant pour accélérer jusqu'à une vi-

tesse plus proche de sa vitesse de consigne normale, afin de diminuer la tension ES à un niveau de sécurité, inférieur à

la tension Ex.

Si le moteur venait à s'arrêter, les tensions E 2 et EK deviendraient égales à zéro et aucun courant ne circulerait dans le moteur Pour éviter ceci, on établit un courant de démarrage minimal au moyen d'une résistance R 1 connectée entre

une source de tension de référence 34 et la masse, afin d'éta-

blir une tension fixe E 1 au point 36 Un amplificateur de som-

mation 32 additionne les tensions E 1 et E 2 de façon que la tension soit toujours au moins égale à la tension fixe E 1. On peut ainsi voir que la résistance R 1 constitue

un modèle de la résistance interne du moteur 14, en établis-

sant toujours une tension de commande minimale E 1 sur la li-

gne 27 dirigée vers le dispositif de commande 18 Ia résis-

tance R 2 constitue un modèle de la force contre-électromotri-

ce du moteur 14, en maintenant le courant du moteur constant dans les conditions dans lesquelles le moteur 14 tourneà une vitesse telle que la somme de E 2 et de E 1 est inférieure à ESÀ

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans

sortir du cadre de l'invention.

REVEDICATIONS

1 Circuit de commande de moteur prévu pour l'uti-

lisation avec des moteurs série à collecteur caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: des moyens de mesure de vitesse ( 20, 22) connectées au moteur ( 14) et capables de pro- duire une première tension représentative de la vitesse du

moteur; des moyens de commande de motesur ( 18) destinés à ré-

guler la puissance appliquée au moteur sous la dépendance de

signaux de commande d'entrée présents sur une ligne de com-

mande d'entrée ( 27); des moyens de sélection de vitesse ( 19);

des moyens de comparaison ( 23) connectés aux moyens de sélec-

tion de vitesse ( 19) et aux moyens de mesure de vitesse ( 20,

22), capables de produire lu premier signal de commande d'en-

trée (ES) de valeur appropriée pour faire en sorte que les moyens de commande de moteur ( 18) appliquent au moteur une puissance appropriée pour le faire fonctionner à la vitesse sélectionnée par les moyens de sélection de vitesse ( 19); des moyens de modélisation du moteur (R 1 R 2, 30, 32)ayant des circuits disis pour si Mler les cara iristiques de résistance interne et de force contre-électromotrice du moteur, ces circuits

étant connectés de façon à recevoir la première tension pro-

venant des moyens de mesure de vitesse ( 20, 22) et à propor-

tionner cette première tension d'une manière caractéristique du moteur, afin de produire un second signal de commande

d'entrée (E); et des premiers moyens logiques ( 25) connec-

tés aux moyens de modélisation (R 1, R 2, 30, 32) et aux moyens de comparaison ( 23), destinés à appliquer celui des premier

et second signaux de commande d'entrée (Es, Y) qui a la ten-

sion la plus faible à la ligne de commarnde d'entrée ( 27) des moyens de commande de moteur ( 18), de façon que ces derniers soient commandés par le signal de commande d'entrée ayant la tension la plus faible, provenant des moyens de modélisation

ou des moyens de comparaison.

2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de modélisation comprennent des circuits résistifs ccmportant une premeère résistance (R 2) connectée entre une tension de référence et les moyens de mesure de

vitesse ( 20, 22) de façon à simuler la force contre-électro-

motrice du moteur et à produire une tension proportionnelle à la vitesse du moteur ( 14), et comportant en outre une se-

conde résistance (R 1) connectée de façon à établir une ten-

sicn minimale fixe afin de simuler la résistance interne du moteur, ces moyens de modélisation du moteur présentant en

sortie la somme de la tension proportionnelle et de la ten-

sion minimale fixe provenant des première et seconde résis-

tances, pour donner le second signal de commande d'entrée (EK). 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé

en ce que les moyens de mesure de vitesse comprennent un ta-

chymètre ( 20) accouplé au moteur, ainsi que des moyens ( 22) destinés à convertir le signal de sortie du tachymètre en un

signal de tension représentatif de la vitesse, afin de four-

nir la première tension.