FR2590423A1 - Procede et dispositif pour assurer le demarrage d'un moteur electrique a commutation electronique - Google Patents

Abstract

LE PROCEDE CONCERNE LE DEMARRAGE D'UN MOTEUR ELECTRIQUE A COMMUTATION ELECTRONIQUE, MOTEUR QUI COMPREND UN STATOR 1 A PLUSIEURS ENROULEMENTS 2A, 2B, 2C DECALES ANGULAIREMENT ET DESTINES A ETRE ALIMENTES SUCCESSIVEMENT PAR DES MOYENS DE COMMUTATION ELECTRONIQUE E POUR CREER UN CHAMP TOURNANT ET ENTRAINER UN ROTOR 5. AU DEMARRAGE DU MOTEUR, ON FAIT TRAVAILLER LES MOYENS DE COMMUTATION E EN BOUCLE OUVERTE ET ON COMMANDE L'ALIMENTATION D'UN PREMIER ENROULEMENT DU STATOR 1 POUR ASSURER LA VENUE DU ROTOR 5 DANS UNE POSITION DETERMINEE; ON MAINTIENT L'ALIMENTATION DE CE PREMIER ENROULEMENT PENDANT UN TEMPS SUFFISAMMENT LONG POUR QUE LE ROTOR 5 S'IMMOBILISE DANS CETTE POSITION; ON CESSE D'ALIMENTER LE PREMIER ENROULEMENT POUR ALIMENTER L'ENROULEMENT VOISIN DU STATOR DE MANIERE A AMORCER LA ROTATION DU ROTOR 5 DANS LE SENS SOUHAITE, PUIS ON LAISSE LE FONCTIONNEMENT EN BOUCLE FERMEE SE DEROULER NORMALEMENT.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIFS POUR ASSURER LE DEMARRRAGE D'UN MOTEUR
ELECTRIQUE A COMMUTATION ELECTRONIQUE.

L'invention est relative à un procédé pour assurer le démarrage d'un moteur électrique à commutation électronique, moteur qui comprend un stator à plusieurs enroulements décalés angulairement et destinés à être alimentés successivement par des moyens de commutation électronique pour créer un champ tournant et entrainer un rotor, ces moyens de commutation électronique étant propres à travailler en boucle fermée.

Dans de tels moteurs électriques à commutation électronique, la commande successive des différents enroulements du stator est assurée par des semi-conducteurs, euxmêmes conditionnés par une logique décidant de la succession des opérations.

Le rotor est généralement à aimants permanents, ou simplement en un matériau magnétique si l'on utilise la réluctance variable. Mais de toute façon on peut définir une ou plusieurs lignes de pôles du rotor qui ont tendance à venir s'aligner avec le vecteur champ tournant du stator, ce qui provoque l'entrainement en rotation du rotor.

En schématisant, on peut dire que la logique évoquée ci-dessus, et plus généralement les moyens de commutation électronique qui comprennent la logique et les semiconducteurs, peuvent fonctionner
- soit en boucle ouverte ; dans ce cas, les moyens de commutation électronique, au niveau de leur logique, décident des ordres successifs pour l'alimentation des différents enroulements du stator, afin que la rotation du rotor soit obtenue ; du fait que toutes les gardes ou marges ont été prises au niveau des couples résistants, des inerties, et autres paramètres de fonctionnement, le rotor doit effectivement entrer en rotation; il peut arriver, cependant, qu'il y ait un décrochage, et que le rotor ne tourne plus à la vitesse du champ tournant
- soit en boucle fermée ; dans ce cas, on dispose d'informations en retour sur les rotations effectives du rotor, et les ordres électriques pour l'alimentation de l'enroulement suivant du stator ne sont donnés que si le mouvement du rotor a bien été celui qui était prévu.

La solution de la boucle fermée est préférable et permet au moteur de s'adapter aux difficultés rencontrées, tel que couple résistant plus important que celui normal ment prévu.

Toutefois, il peut exister des situations dans lesquelles le démarrage du moteur électrique dans un sens de rotation déterminé, et la poursuite de la rotation dans ce sens, ne sont pas obtenus d'une manière certaine avec une commande en boucle fermée.

Ce peut être le cas, par exemple, d'un ventilateur ou d'une soufflerie, destiné à être entrainé par un moteur électrique, et qui, avant la mise en marche de ce moteur, tourne déjà en sens inverse par entraînement libre extérieur, notamment par suite d'un courant d'air (cas d'un ventilateur monté sur un véhicule).

L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé qui permette d'assurer le démarrage du moteur électrique à commutation électronique dans de meilleures conditions que jusqu'à présent, et qui, notamment, permet d'être assuré du sens de rotation suivant lequel le moteur électrique démarre.

Selon l'invention, un procédé pour assurer le démarrage d'un moteur électrique, à commutation électronique, moteur qui comprend un stator à plusieurs enroulements décalés angulairement et destinés à être alimentés successivement par des moyens de commutation électronique pour créer un champ tournant et entrainer un rotor, ces moyens de commutation électronique étant propres à travailler en boucle fermée, est caractérisé par le fait qu'au démarrage du moteur, on fait travailler les moyens de commutation électronique en boucle ouverte et l'on commande l'alimentation d'un premier enroulement du stator pour assurer la venue du rotor dans une position déterminée ; on maintient l'alimentation de ce premier enroulement, et donc le rotor dans la susdite position, pendant un temps suffisamment long pour que le rotor s'immobilise dans cette position ; et l'on cesse d'alimenter le premier enroulement pour alimenter l'enroulement voisin du stator de manière à amorcer la rotation du rotor dans le sens souhaité, cette opération pouvant être répétée le cas échéant, puis on laisse le fonctionnement en boucle fermée se dérouler normalement.

De préférence, le temps pendant lequel le rotor est maintenu dans la position déterminée est de l'ordre de quelques secondes, notamment trois à quatre secondes.

Lorsque le moteur tourne, les instants de commutation sont choisis de façon que l'on reste dans la zone de couple maximum.

Avantageusement, les informations en retour sur la rotation effective du rotor sont obtenues à partir des tensions induites dans les enroulements du stator, du fait de la rotation du rotor, pendant les moments où ces enroulements ne sont pas alimentés en courant.

L'invention est -également relative à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini précédemment, et qui permet d'assurer le démarrage d'un moteur électrique à commutation électronique, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'alimentation électrique propres à alimenter, au moment du démarrage du moteur, un enroulement du stator pendant un temps prédéterminé, suffisant pour que l'arrêt du rotor soit obtenu, ces moyens d'alimentation étant propres, ensuite, à alimenter l'enroulement suivant pour provoquer un début de rotation dans le sens souhaité, cette opération pouvant être répétée le cas échéant plusieurs fois, le dispositif comprenant en outre des moyens de détection de la rotation du rotor propres à commander, lorsque le rotor est lancé, l'alimentation successive des enroulements du stator, lorsque Le rotor a atteint la position souhaitée pour la commutation.

De préférence, les moyens de détection de la position du rotor sont sensibles aux tensions induites dans les enroulements non alimentés du stator ; ces moyens de détection peuvent comprendre une source de tension de référence et des moyens de comparaison de la tension induite et de la tension de référence.

Des moyens peuvent être prévus pour établir une fenêtre d'observation de la tension induite correspondant à une plage angulaire prédéterminée, afin de n'effectuer la comparaison que dans la plage angulaire où elle est utile, et surtout de ne pas la prendre en considération dans d'autres plages.

L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ciaprès à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif.

La figure 1, de ces dessins1 est un schéma électrique simplifié du stator d'un moteur électrique à courant continu à commutation électronique, le rotor étant sommairement représenté.

La figure 2 est un diagramme illustrant les variations du couple du moteur, porté en ordonnée, en fonction de l'angle électrique du rotor par rapport à l'axe de l'enroulement du stator qui est alimenté en courant électrique.

La figure 3 est un diagramme illustrant les variations du couple dans un moteur dont le stator comporte trois enroulements décalés à 120.

La figure 4 est un diagramme illustrant la tension induite dans un enroulement du stator qui n' est pas alimenté.

La figure 5, enfin, est un schéma d'un dispositif de commande du démarrage d'un moteur électrique à commutation électronique.

En se reportant à la figure 1 des dessins, on peut voir le schéma du stator 1 d'un moteur électrique à courant continu, à commutation électronique. Dans l'exemple considéré, ce stator comporte trois enroulements 2a, 2b, 2c décalés angulairement de 120 branchés en étoile. Le point milieu ou point commun 3 de ces enroulements est relié à une borne de la source d'alimentation, par exemple la borne +.

L'autre extrémité de chaque enroulement 2a, 2b, 2c est reliée à la masse par des moyens de commutation E comprenant avantageusement trois interrupteurs Ta, Tb, Tc, avantageusement formés par trois transistors MOS à effet de champ (FET) associés respectivement à chaque enroulement.

Les moyens de commutation E comprennent un circuit logique 4 qui permet l'alimentation successive des enroulements de manière à créer un champ tournant qui provoque la mise en rotation du rotor 5 schématiquement représenté. Des moyens de détection 6 de la rotation du rotor 5 sont prévus pour commander l'alimentation successive des enroulements 2a, 2b, 2c lorsque le rotor a atteint la position souhaitée pour la commutation. Des explications plus détaillées seront données un peu plus loin à ce sujet.

Le rotor 5 est avantageusement du type à aimants permanents. Il a été sommairement représenté par un barreau en tirets, admettant une ligne de pôles représentée par le vecteur 7. Lorsqu'un enroulement du stator, par exemple l'enroulement 2a, est alimenté en courant, il crée un champ magnétique orienté suivant le vecteur 8. L'enroulement excité 2a exerce, sur le rotor 5, un couple de rotation ayant tendance à provoquer l'alignement des vecteurs 7 et 8.

Le couple dépend donc de l'angle A entre les vecteurs 7 et 8.

Le diagramme de la figure 2 illustre le couple du moteur (couple exercé sur le rotor) lorsque l'un des enroulements du stator, par exemple l'enroulement 2a, est commandé de façon permanente, en fonction de l'angle A porté en abscisse.

L'axe des ordonnées, pour lequel l'angle A a une valeur nulle, correspond à l'axe de l'enroulement (ou phase) 2a. Le rotor 5 a donc tendance à venir se placer dans l'axe de la phase alimentée 2a, cette position correspondant à un équilibre stable. Lorsque le rotor 5 est dans cette position, le couple exercé par la phase ou enroulement 2a sur le rotor 5 est nul.

Le point représentatif de cette situation sur le diagramme de la figure 2 est le point a situé à l'intersection des axes de coordonnées. Si l'on cherche à écarter le rotor 5 de la position d'équilibre pour laquelle les vecteurs 7 et 8 (figure 1) sont alignés et de meme sens, on obtient la courbe de couple de la figure 2. La forme de cette courbe peut varier d'un moteur électrique à l'autre selon sa géométrie et sa construction, mais garde toujours une allure telle que le couple engendré a tendance à amener le rotor dans la position d'équilibre qui correspond au point a ou à un un point d'équilibre suivant.

Sur la figure 2, on voit que les points b et c sont des points d'équilibre instables correspondant à un angle électrique de 180 entre les vecteurs 7 et 8, c'està-dire que les supports de ces vecteurs sont alignés, mais les vecteurs sont orientés en sens inverse. Ce cas de figure correspond, par exemple, à une configuration dans laquelle le pôle Sud d'un aimant équivalent à l'enroulement 2a est situé en regard du polie Sud d'un aimant équivalent au rotor 5.

A partir des deux positions d'équilibre instable b et c, le rotor 5 peut être attiré vers le point d'équilibre a ou un point d'équilibre suivant, selon que le rotor est déplacé dans un sens ou dans l'autre, à partir du point b et c, comme schématisé par les flèches sur la courbe de couple de la figure 2.

Le couple maximum est obtenu pour un point tel que g correspondant à une configuration dans laquelle le rotor 5 et son vecteur 7 sont en quadrature par rapport à l'axe de la phase 2a et son vecteur 8.

La zone correspondant à l'arc d, e situé de part et d'autre du point g correspond à la zone du couple maximum.

Il est à noter que la partie de la courbe de la figure 2 située au-dessus de l'axe des abscisses, correspond à la rotation du rotor 5 dans un sens déterminé, par exemple dans le sens des aiguilles d'une montre pour rejoindre le point d'équilibre a ; la partie de la courbe de cette même figure 2 située au-dessous de l'axe des abscisses correspond à une rotation du rotor 5 en sens contraire pour rejoindre ce même point d'équilibre a.

Quand le moteur tourne, les instants de commutation, c'est-à-dire les instants où les phases ou enroulements successifs 2a, 2b, 2c sont alimentés, sont choisis de manière que l'on reste toujours dans la zone de couple maximum d, e, sur la courbe du couple correspondant à l'enroulement qui est alimenté1 pour attirer le rotor 5 vers le point d'équilibre a.

La figure 3 represente, semblablement à la figure 2, les trois courbes de couple Ca, Cb, Cc, correspondant chacune des trois phases 2a, 2b, 2c d'un moteur dont le stator comporte trois enroulements décalés à 120s. La valeur du couple est portée en ordonnée, tandis que les valeurs des angles électriques entre la ligne des pôles du rotor et l'axe de chaque phase ou enroulement est portée en abscisse.

Les courbes Ca, Cb, Cc sont décalées, en translation, l'une par rapport à l'autre, d'un angle électrique correspondant à 120". L'arc d, e, dont il a été question à propos de la figure 2, se retrouve sur la courbe Ca sur la figure 3 ; les points d et e sont constitués par les ìnter- sections de la courbe Ca avec les deux autres courbes Cb et
Cc, intersections situées au-dessus de l'axe des abscisses.

Dans le cas de la figure 3, l'étendue angulaire de l'arc d, e, est de 120g. Chacun des trois enroulements participe pour 1/3 à la rotation de 360" électriques donc 120 pour chacun, avant de retrouver la situation initiale.

Les arcs équivalents situés sur la courbe Cb, décalés de 120 par rapport à Ca, sont désignés par d', e'.

Il est à noter que le point d' est confondu avec le point e.

Les arcs équivalents situés sur la troisième courbe Cc sont désignés par d'', e''. Il est à noter que le point d' ' est confondu avec un point e', tandis que le point e' ' est confondu avec un point d.

Quand le moteur tourne, les instants de commutation des phases 2a, 2b, 2c, sont choisis de manière que l'on reste toujours dans la zone formée par la succession des arcs d-e, d'-e', d''-e'', représentés en traits pleins sur la figure 3. Ces zones correspondent au couple maximal pour attirer le rotor vers les points théoriques d'équilibre successifs-a, a', a''. Ainsi, au cours de la rotation du rotor 5 dans une plage angulaire correspondant à l'alimentation de la phase 2a, et donc à un arc d-e, lorsque le rotor arrive dans une position angulaire correspondant au point e de la figure 3, la logique 4 commute l'alimentation sur la phase suivante, par exemple 2b, (figure 1) ; la position du rotor 5 par rapport à l'axe de cette phase 2b correspond au point d' qui est l'équivalent du point d pour la phase précédente, et ainsi de suite.

La valeur du couple moyen produit par la succession des arcs marqués en traits pleins sur la figure 3 est représentée par la droite paralèlle à l'axe des abscisses et d'ordonnée Cm. La vitesse de rotation mécanique du moteur est égale à celle du champ magnétique tournant et a le même signe. Par convention, le couple Cm est considéré comme positif.

Toutefois, la figure 3 permet d'illustrer une difficulté liée au démarrage d'un moteur à commutation électronique. Il est possible, en effet1 qu'un tel moteur démarre et continue à tourner dans un sens opposé à celui souhaité.

On va considérer, maintenant, sur la figure 3, la courbe en tirets, repérée, de droite à gauche, par les lettres q, p, a' ', d, n, m, a, d', u .....

On peut observer tout d'abord que, lorsque la phase 2a est alimentée en vue de faire effectuer par le rotor, un trajet correspondant à l'arc d- e pour aller vers le point d'équilibre a, le rotor peut aussi bien, s'il se trouve prépositionné dans une zone adaptée, effectuer un trajet en sens inverse correspondant à l'arc n, m, a, en direction du point d'équilibre a.

Précédemment, le rotor aurait pu également, dans le même sens de rotation opposé à celui souhaité, effectuer un trajet correspondant à l'arc de courbe en tirets q p a'' de la figure 3, au lieu de l'arc d'' e'' et ainsi de suite.

Le raccordement de ces deux trajets q p a'' et n m a, accomplis dans un sens de rotation opposé à celui souhaité, nécessite le parcours de trajets correspondant aux arcs brisés a' 'd n puis a d' u de la figure 3, et ainsi de suite.

Ces trajets de raccordement font apparaître un couple positif s'opposant à la marche en sens inverse des trajets correspondant aux arcs tels que q, p, a '. On voit, d'après la figure 3, que les couples négatifs, correspondant aux parties des courbes en tirets situées au-dessous de l'axe des abscisses, sont beaucoup plus forts que les petites parties positives de ces mêmes courbes en tirets situées au-dessus de l'axe des abscisses. Ainsi, les trajets correspondant aux arcs tels que a d'u seront franchis par suite de l'élan acquis par le rotor grâce au plus fort couple négatif.

Le couple moyen Cmi correspondant au fonctionnement suivant les courbes en tirets de la figure 3, est représenté par une parallèle l'axe des abscisses située audessous de cet axe ; ce couple moyen Cmi est lui-même négatif et a une valeur notable qui permet bien le fonctionnement en sens inverse ou en marche arrière du moteur.

On peut aussi remarquer, en ce qui concerne le trajet correspondant aux arcs de courbes en tirets de la figure 3, que le chemin parcouru, en sens inverse, pour chaque phase, est le double du chemin parcouru pour le sens de rotation normal, et que le rotor remonte un champ tournant à la vitesse +L3.

La vitesse résultante du rotor par rapport au sta tor est donc +W - 2W= = - > ). La vitesse du rotor, par rap- port au stator, en marche arrière a donc la même valeur absolue que la vitesse dans le sens normal. En outre, le couple moyen Cmi est plus faible pour la rotation en sens inverse, que le couple moyen Cm pour la rotation dans le sens normal.

Ce type de fonctionnement du moteur en sens inverse de celui souhaité a été effectivement observé, spécialement dans le cas d'une logique 4 (figure 1) fonctionnant en boucle fermée avec observations des tensions induites dans les phases 2a, 2b, 2c lorsqu'elles ne sont pas alimentées.

Comme expliqué précédemment, le fonctionnement en boucle fermée de la logique 4 et plus généralement des moyens de commutation électronique E est obtenu à l'aide d'informations en retour sur les rotations effectives du rotor 5 ; les ordres électriques suivants de commutation des phases 2a, 2b, 2c, ne sont donnés que si le mouvement du rotor a bien été celui qui était prévu.

Les informations sur la position angulaire du rotor 5 sont fournies par les moyens de détection 6, de la position du rotor.

Ces moyens de détection 6 peuvent être constitués par des capteurs à effet Hall, influencés par des aimants liés au rotor 5, ou par des dispositifs optiques.

Une autre solution avantageuse et économique consiste à utiliser des moyens de détection 6 sensibles aux tensions induites dans les phases ou enroulements 2o, 2b, 2c, par la rotation du rotor 5 pendant les moments où ces phases ne sont pas alimentées en courant.

Dans ce cas, le prélèvement des tensions induites est assuré au niveau des extrémités 9a, 9b, 9c des phases opposées au point milieu 3. Les extrémités 9a, 9b, 9c sont reliées aux moyens de détection 6.

Dans le cas d'un moteur électrique dont le stator comporte trois phases commandées chacune par un seul interrupteur ou transistor comme représenté sur la figure 1, la tension à une extrémité telle que 9a d'une phase évolue suivant le diagramme de la figure 4. Sur cette figure, la tension électrique au point 9a est portée en ordonnée, tandis que le temps est porté en abscisse.

Pendant l'intervalle de temps 10, qui correspond à 1/3 de la période, le moyen de commutation Ta est fermé et la phase 2a est alimentée. La tension au point 9a est nulle et l'enroulement ou phase 2a est saturé par le courant qui circule.

A la fin de l'intervalle de temps 18, l'interrupteur Ta s'ouvre et une surtension représentée par le pic 12 apparait au point 9a.

Pendant l'intervalle de temps suivant 11, qui est double de l'intervalle 10 et correspond aux 2/3 de la période, la tension induite dans l'enroulement 2a (et détectée au point 9a) est représentée par l'arc de courbe 13 dont la forme est une sorte d'arche de sinusoïde. Cette tension est plus élevée que la tension d'alimentation U.

Des mesures comparatives ont montré que la commutation en début de conduction d'une phase donnée, la phase 2a dans l'exemple considéré sur la figure 4, doit être effectuée un peu après que l'onde 13 genérée par induction soit passée au-dessous de la valeur U de la tension d'alimentation. Ceci correspond, pour l'onde 13, à un passage à la valeur U par valeurs décroissantes puisque l'autre extrémité de l'enroulement ou phase 2a est reliée à la borne d'alimentation +.

On prévoit donc, dans les moyens de détection 6, un circuit comparateur 14 positionné à une tension de référence Uréf. et qui reçoit, sur une entrée, le signal de tension prélevé au point 9a. Lorsque la tension au point 9a devient inférieure à Uref., le comparateur 14 donne sur sa sortie un signal de commande de la commutation pour alimenter la phase 2a.

Pour éviter des commutations indésirables, par exemple au début de l'onde 13, on peut prévoir des moyens propres à déterminer une fenetre angulaire d'observation 15 limitant l'observation du comparateur pendant l'intervalle de temps correspondant à cette fenêtre 15, sinon on risquerait de provoquer dejà une commande dans la zone X (figure 4).

Il est à noter que le moteur est généralement ali menté par un hacheur L (figure 1) qui permet soit de faire fonctionner le moteur à pleine puissance auquel cas les ondes de courant sont continues, soit à puissance réduite par découpage du courant d'alimentation du stator 1. Dans ce cas, les ondes de tension et de courant sont découpées à la meme fréquence que celles du courant alimentant le stator 1 suivant un rapport cyclique variable. La fréquence de découpage peut être de l'ordre de 20kHz. Lorsque l'onde 13 est découpée, l'observation du passage en Uréf. ne peut être assurée qu'à condition de créer l'enveloppe supérieure de l'onde 13. Cette enveloppe peut être réalisée à l'aide de moyens de détection comprenant un élément redresseur, telle qu'une diode, et une capacité, l'ensemble ayant une constante de temps bien adaptée pour ne pas apporter de retard à haute vitesse.

Lors du fonctionnement du moteur en sens inverse, la tension induite recueillie aux bornes 9a, 9b, 9c des phases lorsqu'elles ne sont pas commandées, peut présenter une forme différente, dans son ensemble, de la forme de l'onde 13 correspondant à une rotation dans le sens normal.

Toutefois, la tension induite lors de la rotation en sens inverse a de fortes similitudes avec cette onde 13 dans la zone correspondant à la fenêtre 15 pour la commande de la commutation.

Selon l'invention, pour éviter tout risque de démarrage et de fonctionnement du moteur en sens inverse de celui souhaité, au démarrage, on fait travailler les moyens de commutation électroniques 4 en boucle ouverte et l'on commande la venue du rotor 5 du moteur dans une position déterminée par alimentation d'un premier enroulement, par exemple l'enroulement 2a.

On maintient l'alimentation de cet enroulement 2a et donc le rotor dans sa position un temps suffisamment long, notamment de quelques secondes, 3 à 4 secondes en pratique, pour que le rotor 5 s'immobilise.

On cesse d'alimenter le premier enroulement 2a et on alimente un enroulement voisin du stator de manière à amorcer la rotation du rotor 5 dans le sens souhaité ; cette opération peut être répétée plusieurs fois avec les enroulements suivants jusqu'à ce que le rotor 5 soit suffisamment lancé.

Le retour au fonctionnement en boucle fermée est alors assuré et les commutations sont commandées par la logique 4 en fonction des informations fournies par les moyens de détection 6. Autrement dit, au moment du démarrage du moteur, les informations fournies par les moyens de détection 6 ne sont pas prises en considération ; elles n'interviennent qu'une fois le démarrage effectué.

Il est à noter que dans le cas où les informations sur la position du rotor sont obtenues à partir des tensions induites dans les enroulements 2a, 2b, 2c, lorsqu'ils ne sont pas commandés comme expliqué avec référence à la figure 4, de telles informations ne sont pas disponibles lorsque le moteur est arrêté, et il convient donc de suppléer à ce manque d'informations pour lancer le moteur et obtenir ensuite les informations nécessaires au fonctionnement en boucle fermée.

Le rotor du moteur ayant alors obligatoirement suivi les ordres donnés, s'il n'est pas gêné par une cause accidentelle, a trouvé le pas suivant et pris de la vitesse il peut poursuivre, sur sa détection normale de tension induite, dans le bon sens de rotation.

La figure 5 illustre schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention, pour un moteur M à trois phases semblable au moteur dont le schéma est donné sur la figure 1.

Le dispositif comprend des moyens 16 d'alimentation électrique propres à alimenter, au moment du démarrage du moteur, un enroulement du stator pendant un temps prédéterminé, par exemple de l'ordre de 3 à 4 secondes, pour que l'arrêt du rotor soit obtenu dans une position prédéterminée. Ces moyens d'alimentation 16 peuvent comprendre une bascule monostable, déclenchée au moment où le moteur M est mis sous tension, et dont la durée de basculement correspond au temps d'alimentation souhaité pour la première phase, par exemple 3 à 4 secondes.

L'ordre d'alimentation de la première phase est transmis, à partir des moyens 16 par une ligne 17 à un compteur 18 à trois états, puis à un étage de puissance 19a associé à la phase 2a à commander.

Lorsque le délai prédéterminé de quelques secondes est écoulé, les moyens d'alimentation 16 sont propres à envoyer, par une ligne 20, sur une autre entrée du compteur 18, un ordre d'alimentation de la phase suivante.

Le rotor du moteur M étant lancé, les moyens d'alimentation 16 cessent d'envoyer des impulsions au compteur 18. Les moyens de détection 6 de tension induite, comprenant des comparateurs 14a, 14b, 14c associés à chaque phase, envoient alors des signaux sur le compteur 18, lorsque les tensions induites détectées franchissent la tension de référence Uréf. (voir figure 4) par valeurs décroissantes. Le signal de commande, à la sortie du compteur 18, permute ciroulairement sur les trois sorties de ce compteur reliées respectivement aux étages de puissances 19a, 19b, 19c pour assurer les commandes successives des phases du moteur M en correspondance avec la rotation du rotor.

La solution de l'invention est particulièrement avantageuse pour la commande d'un moteur électrique destiné à entrainer un ventilateur ou une soufflerie qui peuvent être soumis à un courant d'air avant leur mise en marche. Ce peut être le cas d'un ventilateur monté sur un véhicule automobile et entraîné par un moteur électrique.

Au moment du début de la commande électrique, le ventilateur, en raison du courant d'air, peut être entraîné en sens inverse du sens normal de rotation 8 de ce fait, le moteur électrique peut être entrainé, par le ventilateur, en sens inverse du sens de rotation normal.

La commande du démarrage du moteur électrique selon l'invention permet d'éviter un démarrage et une poursuite de la rotation du moteur électrique dans le mauvais sens.

Un autre cas où le moteur électrique pourrait démarrer en sens inverse du sens souhaité correspond à celui où, dans une commande classique, le rotor du moteur électrique ne se trouverait pas dans la première position correspondant à la commande ; le rotor irait alors vers cette position et pourrait osciller plus ou moins longtemps autour de ladite position avant de se stabiliser. Si la commande de passage au pas suivant était effectuée au moment où le rotor tourne en sens inverse, cette rotation inversée pourrait se poursuivre.

La description a été effectuée essentiellement à propos d'un moteur à trois phases ( ou enroulements). Il est clair que le nombre de phases peut être différent de trois, par exemple égal à deux, ou supérieur à trois.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour assurer le démarrage d'un moteur électrique à commutation électronique, moteur qui comprend un stator à plusieurs enroulements décalés angulairement et destinés à être alimentés successivement par des moyens de commutation électronique pour créer un champ tournant et entrainer un rotor, ces moyens de commutation électronique étant propres à travailler en boucle fermée, caractérisé par le fait qu'au démarrage du moteur, on fait travailler les moyens de commutation électronique (E) en boucle ouverte et l'on commande l'alimentation d'un premier enroulement (2a) du stator (1) pour assurer la venue du rotor (5) dans une position déterminée ;; on maintient l'alimentation de ce premier enroulement (2a), et donc le rotor dans la susdite position, pendant un temps suffisamment long pour que le rotor s'immobilise dans cette position ; et l'on cesse d'alimenter le premier enroulement (2a) pour alimenter l'enroulement voisin du stator de manière à amorcer la rotation du rotor (5) dans le sens souhaité, cette opération pouvant être répétée le cas échéant, puis on laisse le fonctionnement en boucle fermée se dérouler normalement.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le temps pendant lequel le rotor est maintenu dans la position déterminée est de l'ordre de quelques secondes, notamment 3 à 4 secondes.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que lorsque le moteur tourne, les instants de commutation sont choisis de façon que l'on reste dans la zone de couple maximum (d, e).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que des informations en retour sur la rotation effective du rotor (5) sont obtenues à partir des tensions induites (13) dans les enroulements du stator, du fait de la rotation du rotor, pendant les moments où ces enroulements ne sont pas alimentés en courant.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'alimentation électrique (16) propres à alimenter, au moment du démarrage du moteur, un enroulement du stator (1) pendant un temps prédéterminé, suffisant pour que l'arrêt du rotor (5) soit obtenu, ces moyens d'alimentation (18) étant propres, ensuite, à alimenter l'enroulement suivant pour provoquer un début de rotation dans le sens souhaité, cette opération pouvant être répétée le cas échéant plusieurs fois, le dispositif comprenant en outre des moyens de détection (6) de la rotation du rotor propres à commander, lorsque le rotor est lancé, l'alimentation successive des enroulements du stator, lorsque le rotor atteint la position souhaitée pour la commutation.

6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les moyens de détection (6) de la rotation du rotor sont sensibles aux tensions induites (13) dans les enroulements non alimentés du stator.

7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé par le fait que les moyens de détection comprennent une source de tension de référence (Uref) et des moyens de comparaison (14; 14a, 14b, 14c) de la tension induite (13) et de la tension de référence (Uref).

8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour établir une fenêtre d'observation (15) de la tension induite (13) correspondant à une plage angulaire prédéterminée.