FR2683104A1

FR2683104A1 - Methode pour determiner le flux du stator d'une machine asynchrone.

Info

Publication number: FR2683104A1
Application number: FR9213113A
Authority: FR
Inventors: Heikkila Samuli
Original assignee: ABB Stromberg Drives Oy
Current assignee: ABB Stromberg Drives Oy
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1993-04-30
Anticipated expiration: 2012-10-23
Also published as: US5371458A; GB2260823B; JPH05284776A; DE4235607C2; ITTO920856A0; FI90163C; DE4235607A1; FI915051A0; JP2582990B2; ITTO920856A1; FR2683104B1; FI90163B; GB2260823A; IT1257165B; FI915051A; GB9222058D0

Abstract

L'invention concerne une méthode pour déterminer le flux du stator (CF DESSIN DANS BOPI) mesurés et une inductance en court-circuit (sigmaLs ), une inductance de stator (Ls ) et la constante de temps du rotor (taur ) de la machine sont supposées être connues, où le produit du courant (CF DESSIN DANS BOPI) (Rs e ) est déterminé, le produit obtenu est soustrait de la tension (CF DESSIN DANS BOPI) en fonction du temps pour obtenir une première estimation du (CF DESSIN DANS BOPI) de plus les étapes de détermination d'une seconde estimation (CF DESSIN DANS BOPI) (sigmaLs ), de l'inductance du stator (Ls ), de la constante de temps du rotor (taur ) et de l'estimation de la résistance du stator (Rs e ); (CF DESSIN DANS BOPI) comme la différence entre la première estimation du flux du stator (CF DESSIN DANS BOPI) par un coefficient constant (w) avec cette différence de tension.

Description

Méthode pour déterminer le flux du stator d'une machine asynchrone.

Cette invention concerne une méthode pour déterminer le flux du stator d'une machine asychrone lorsque le courant du stator et la tension du stator de la machine asynchrone sont mesurés et l'inductance en court-circuit, l'inductance du stator et la constante de temps du rotor sont supposées être connues, dans laquelle le produit du courant du stator et d'une estimation de résistance du stator est déterminé, le produit10 obtenu est soustrait de la tension du stator, et la différence de tension obtenue est intégrée en fonction du temps pour obtenir une première estimation de flux du stator L'estimation de résistance du stator est également déterminée dans la méthode. Le contrôle d'une machine asynchrone par la technique du convertisseur de courant alternatif a souvent pour objectif un comportement souhaité du couple créé par la machine lorsque le courant et la tension fournis à la machine sont connus On essaie d'affecter le couple électrique qui est exprimé en fonction du flux du stator et du courant du stator20 Tm = c(r 5 xig), ( 1) o T = couple électrique, c = coefficient constant, 1 E = flux du stator, et

= courant du stator.

Un contrôle adéquat du couple nécessite donc que non seulement le courant i 6, mais également le flux du stator de la 2 - machine ou un paramètre proportionnel à celui-ci (comme le flux de l'entrefer ou du rotor) soit connu Ce n'est pas un problème lorsqu'on travaille à des fréquences relativement élevées, dans ce cas le flux du stator s'obtient d'une façon bien connue en intégrant directement la tension fournie à la machine t =u dt =,( 2) o us = tension du stator, et

Ad = fréquence d'alimentation.

D'après l'Eq 2, l IS est facile à calculer lorsque la tension d'alimentation et sa fréquence sont connues Il apparaît

également d'après cette équation que lorsque es est réduit au-

dessous d'une fréquence nominale prédéterminée, la tension doit être diminuée afin que 71 I n'augmente pas excessivement et que

la machine ne soit pas saturée.

Cependant, l'Eq 2 n'est pas utilisable à des fréquences basses, puisque la tension agissant sur les enroulements de la machine dévie en fait de la tension d'alimentation en raison de la chute de tension qui se produit aux résistances des enroulements Donc la proportion de la composante de chute dans la tension augmente au fur et à mesure que us doit être diminué avec la diminution de o Par conséquent, la composante de chute doit être prise en compte aux basses fréquences, c'est-à-dire 2 sque le flux doit être calculé à partir de l'équation = f(-u R 5 i 5)dt, ( 3)

o Rs = résistance du stator.

Cependant, la précision du flux calculé par cette équation 3 Mdépend en grande mesure de la précision de mesure et de la précision de l'estimation de Rs appliquée Puisqu'une certaine erreur est admise dans le flux, les exigences de précision de la résistance du stator Rs et des mesures de tension et de courant augmentent en approchant de la fréquence zéro A la fréquence zéro, les erreurs de tension à intégrer provoquent l'apparition d'une composante d'erreur cumulée dans l'estimation du flux calculée par l'Eq 3 En pratique, la compensation RI ne peut donc pas être utilisée seule au-dessous de 10 Hz sans une erreur

considérable de l'estimation du flux.

Le problème peut être évité soit par le contrôle vectoriel direct ou indirect Dans le premier cas, le flux du stator est O mesuré directement au moyen d'une sonde positionnée dans la machine, tandis que dans la dernière méthode, il est calculé indirectement sur la base du courant du stator et des données de vitesse obtenues à partir d'un tachymètre placé sur l'arbre de la machine Dans les deux cas, le couple de la machine peut être réglé même à la fréquence zéro, mais la sonde supplémentaire, que nécessitent les deux méthodes, est relativement onéreuse

et porte atteinte à la fiabilité.

Actuellement, il n'existe pas de méthode basée sur de simples mesures de tension et de courant grâce à laquelle le couple d'une machine asynchrone pourrait être réglé avec précision lorsque la fréquence de service est inférieure à 10 Hz Le problème est dû au fait que lorsqu'on utilise des méthodes traditionnelles basées sur l'Eq 3, comme le révèle le brevet US 4 678 248, il est pratiquement impossible d'estimer le flux du stator à des valeurs basses de (a Le problème ci-dessus peut être évité en utilisant une méthode conforme à la présente invention, qui est caractérisée en ce qu'elle comprend, en plus des étapes mentionnées au début, les étapes de: détermination d'une seconde estimation du flux du stator sur la base de la tension du stator, du courant du stator, de l'inductance en court-circuit, de l'inductance du stator, de 4 - la constante de temps du rotor et de l'estimation de résistance du stator; détermination d'un terme de correction du flux du stator qui est la différence entre la première estimation du flux du stator et la seconde estimation du flux du stator, et addition du terme de correction du flux du stator pondéré

par un coefficient constant avec cette différence de tension.

Dans la méthode de l'invention, l'estimation de flux du stator est calculée en utilisant l'Eq 3 tout en corrigeant la tension -us Ri à intégrer de façon à compenser l'erreur créée dans l'estimation lors de l'intégration Le sens des corrections est déterminé en calculant une seconde estimation du flux du stator sur la base des changements des valeurs de la machine et en soustrayant l'estimation obtenue par l'Eq 3 de la seconde estimation, et de petites corrections sont ensuite apportées à la tension à intégrer dans le sens de l'écart de flux obtenu de telle sorte que l'estimation calculée par l'Eq 3 sera égale à la seconde estimation en moyenne De préférence, la seconde estimation est déterminée en observant une équation différentielle définie au moyen des paramètres de la machine ci-dessus de façon à décrire le fonctionnement de la machine à proximité de deux points différents dans le temps pour obtenir une paire d'équations permettant la solution mathématique de l'estimation du flux du stator, et en sélectionnant la seconde estimation du flux du stator à partir des deux solutions de la paire d'équations de telle sorte que l'estimation de flux du stator sélectionnée soit plus proche de la première estimation du flux du stator A propos des corrections, on calcule également l'estimation de la résistance du stator, qui est nécessaire dans les calculs de tension US Rsi S et de cette seconde estimation du flux De préférence, le calcul de l'estimation de la résistance du stator comprend les étapes de: détermination du produit scalaire du terme de correction du flux du stator et du courant du stator; pondération du produit scalaire en le multipliant par un coefficient constant négatif; et intégration du produit scalaire pondéré en fonction du temps. Dans la méthode selon l'invention, les erreurs cumulées formées lors de l'intégration de la tension à intégrer sont compensées par les corrections apportées à la tension, en1 o conséquence de quoi une estimation de flux du stator relativement précise sera obtenue au moyen de la méthode conforme à l'invention même en approchant de la fréquence zéro lorsque les seules données de mesure sont la tension du stator et le courant du stator. Par la suite, la méthode selon l'invention va être décrite plus en détail en se référant aux plans joints, o: Les Figures 1 et 2 représentent des exemples d'un vecteur de flux du stator en fonction du temps; La Figure 3 est un schéma de principe illustrant à titre d'exemple une méthode de calcul du flux du stator basée sur l'observation de variation des valeurs d'une machine asynchrone; La Figure 4 est un schéma de principe illustrant une méthode traditionnelle de calcul du flux du stator basée sur 1 'Eq 3; et La Figure 5 est un schéma de principe illustrant à titre

d'exemple une méthode de calcul du flux du stator selon l'invention pour une machine asynchrone.

Le calcul de la seconde estimation de flux du stator ci- dessus repose sur des équations différentielles et de courant bien connues du stator et du rotor d'une machine asynchrone,30 qui sont dans le système de coordonnées du stator: 6- US = Rsis + d 1 i dt O = Rj i dtr _ j @ s = Lsis + Lmi r -r = Lrir + Lmis o: i 4 i ir = r (am Rr Ls = Lr = Lm = En utilisant les du rotor peuvent être courant du stator: flux du rotor, courant du rotor, vitesse de rotation mécanique, résistance du rotor, inductance du stator, inductance du rotor, et

inductance primaire.

Eq 6 et 7, le flux du rotor et le courant donnés au moyen du flux du stator et du Lr -r = ( ( O Lcs) Lm ( 8) ir = ( /-s Li S), Lm ( 9)

= coefficient de dispersion.

( 4) ( 5) ( 6) ( 7) o: Lm

a = 1 -

L.Lr -7- En introduisant les Eq 8 et 9 dans l'Eq 5 on a: d s Li+rd( _ O Lsi)-jer=( 11-o L l) = O ( 10) L-Lr i+Lt-( o: = R = constante de temps du rotor. Rr En introduisant l'expression de la dérivée du flux du stator résolue à 1 'Eq 4 dans 1 'Eq 10, on a: T 5-( Ls+Rstr)l c+tr Us-O Ls) imtr(k-G Lis) = O ( 11) dt Cette équation lie entre elles les valeurs du stator (flux, courant et tension) et la vitesse mécanique Cette dernière peut être éliminée en multipliant d'abord l 'Eq i 1 l par le conjugué complexe du vecteur t ao LT (voir Eq 8) parallèle au flux du rotor et en prenant ensuite les parties réelles des deux côtés de l'équation obtenue, ce qui donne: Re {( d-(L+Rr)i+(S-o L di= r)(i L Ti): O ( 12) Puisque is et Us sont obtenus en les mesurant, *, est la seule valeur inconnue de l'Eq 12, lorsqu'on suppose que les paramètres o L,, -r et L, + Rstr sont connus Cependant, le

problème est que T-est un vecteur comprenant à la fois les parties réelles et imaginaires (soit l'amplitude et l'angle de phase), et donc il y a deux paramètres inconnus pour une seule équation.30 En conséquence, il faut des conditions complémentaires pour résoudre t=.

Une façon d'obtenir les conditions complémentaires ci- dessus et de résoudre le flux consisterait à appliquer 1 'Eq.

8 - 12 en plusieurs points du temps Par exemple, on pourrait choisir des points du temps to et t 1, et donc on pourrait utiliser les mesures de courant, dérivée du courant et tension réalisées au point de temps particulier Il faudrait donc que l'Eq 12 soit vraie aux deux points du temps, de telle sorte qu'une paire d'équations soit obtenue pour essayer de résoudre 1 S Cependant, cette méthode ne serait pas utilisable en tant que telle, puisque T((t 0) et 111 (t 1) seraient inégaux d'une façon générale, de telle sorte que le nombre de paramètres inconnus serait à nouveau losupérieur à celui des équations De plus, en pratique, la dérivée du courant ne peut pas être mesurée avec précision en un moment particulier, mais la variation du courant doit être observée

sur une durée plus longue.

Dans la présente méthode, le problème ci-dessus est résolu en observant les états moyens de la machine sur des intervalles de temps lt O At, tol et lt 1 At, t 1 l ayant une durée At, o to représente le temps présent et to t 1 = At 1 > ( 13) La variation des valeurs moyennes de la machine est examinée sur la base des données d'archives ayant la durée At + At 1 en transition de l'intervalle de temps lt 1 At, til à l'intervalle de temps lto At, tol La situation est illustrée à la Figure 251, qui montre un exemple de variation du vecteur de flux du stator dans l'intervalle lt 1 At, tol Sur les figures,At < t 1, mais ces intervalles de temps peuvent également être consécutifs ou

se chevaucher, de telle sorte que At 2 t 1.

L'objectif suivant est de réduire les équations o les moyennes de temps du flux du stator dans ces intervalles de temps sont données au moyen de i (t 0) Lorsque 1 'Eq 12 est ensuite appliquée séparément aux valeurs moyennes des deux 9 - intervalles, une paire d'équations est obtenue, o le flux du

moment présent %,(to) à estimer est le seul paramètre inconnu (à l'exception des paramètres de la machine).

L'Eq 3 donne l'expression suivante du flux moyen du stator agissant dans l'intervalle de temps lto At, tol: tto lt J id = j ( t (t 0)- (U -K 5 i 5)dt) dt,( 14) At tot At tot t

o 1 sve O = moyenne de temps du flux du stator dans l'intervalle lto -At, tol.

L'Eq 14 est réduite par intégration partielle dans: to t -t o=,(to) l |(t_(tot))(us R T)dt=ts(to)_A)so' ( 15) At to-At o A est l'écart du flux du stator du moment présent par rapport à sa moyenne de temps dans l'intervalle lto At, tol: to ( 16) Atso = (t-(to-At))( -R)dt At to-At De même, le flux moyen du stator dans l'intervalle de tempslti At, tllsera: tl t "l = ' I f dt = 5 (to)-AV-AT 1, ( 17) At tl-At O avel = moyenne de temps du flux du stator dans l'intervalle lt 1 At, tll, et - t O A* = f (U(- R i 8)dt t I ( 18) ( 19) 1 t Al = (t-(tl-At))(u-R i)dt At t 1- t Dans ces équations, A 4 r représente le changement du flux du stator en transition du point du temps t 1 au point

du temps to et Aif, représente l 'écart de i;(t,) à partir de la moyenne de temps du flux du stator dans l'intervalle lt, At, t,l (Figure 2).

De même, les moyennes de temps de la dérivée du courant, du courant et de la tension dans les intervalles respectifs sont: to 1 f di (t) = I = dt = a At dtve At dt t 1 1I di 5 (t) = f ( dt = savel At t_-At dt ( 20) At ( 21) At to 1ve O -= ft i dt to-At t 1 1 l i dt is-avel =At dt t 1-At ( 22) ( 23) i.(to) - îr(to At) i.(ti)-ir(tl-At) 11 - 1 eto o( 24) Usaveo= At I sd to-At t% I udt ( 25) usv = ut f dt tl-At O S, veo = la moyenne de temps de la dérivée du

courant du stator dans l'intervalle lto -

At, tol, avl = la moyenne de temps de la dérivée du

courant du stator dans l'intervalle lt 1 -

At, t 1 l, aveo = la moyenne de temps du courant du stator dans l'intervalle lto At, tol, s.avel = la moyenne de temps du courant du stator dans l'intervalle lt 1 At, t 1 l, Ugave O = la moyenne de temps de la tension du Us oave O stator dans l'intervalle lto At, tol, et us. = la moyenne de temps de la tension du

stator dans l'intervalle lt 1 At, t 1 l.

En pratique, les valeurs moyennes de l'intervalle de temps lt 1-At, tolne valent pas la peine d'être calculées séparément (Eq 19, 21, 23 et 25) puisqu'on peut les obtenir à partir des valeurs moyennes de l'intervalle lto At, toi, par temporisation Pour prouver cela, un opérateur de temporisation D est maintenant défini de telle sorte que: 12 D(t)f(t)=f(t-r), ( 26) o f est une fonction arbitraire du temps t et t (> 0) représente une temporisation arbitraire par laquelle f(t) est retardé

lorsqu'il est multiplié par D(l).

En utilisant cet opérateur de temporisation, les moyennes de temps de la dérivée du courant peuvent maintenant être écrites dans les intervalles lto At, toi et lt 1 At, tjl (Eq 2010 et 21) comme suit: 1-D(At) r' = s( 27) s.ve O At D(Atl)-D(Atl+At) At 1- D(At) 1 r=D(Ati) it ( 28) At =D(At)i'S ave O De même, on peut prouver (Eq 16 25) que: Ai.1 = D(At 1)Aà*o ( 29) ( 30) i S ve 1 = D(Atl) i S ave O ,rv Us avel = D( t 1)usave O s avel = ( 31) 13 - Donc, les valeurs moyennes de la machine dans l'intervalle lt; At, tjl sont obtenues en retardant les valeurs moyennes

de l'intervalle lto At, tol de At, (Eq 17 et 28 31).

On peut maintenant exiger que l 'Eq 12 soit vraie pour les moyennes de temps des valeurs correspondant à la fois à

l'intervalle de temps précédent et au dernier intervalle de temps.

En introduisant les valeurs de l'intervalle Eto At, to)l Eq.

, 20, 22 et 24) et les valeurs de l'intervalle lt: At, t:l (Eq 17 et 28 31) dans l'Eq 12, on a une paire d'équations: |Re 1 ( j -Eao) (- i O *)} = ) Ret(se-alo)( re-b*)} = O { ( 32) o *se est une estimation du flux du stator au (: is(t)), et a L = Aso+(Ls + Rs 5 r)T s aveo r( 7 uaveo-C Lsi aveo) b = A + cr L 8 s ave O a: = a I\ + D(At) o b = A + (Atl)bo moment présent ( 33) ( 34) ( 35) ( 36) bo, byo r Les parties réelles et imaginaires des vecteurs a et b 1 sont indiquées par les symboles,xe, e ax 1, ay 1, b 1 and by 1, de telle sorte que: 86 e= xe + i *ye ( 37) ao = axo + j ayo lse r a, ax O, ayo, bxo, ( 38) 14 - ( 39) bo = bxo + j byo ( 40) a 1 = a'x + j arl ( 41) b = bx 1 + j b 1 La paire d'équations 32 peut maintenant s'écrire comme suit: ie+ ir 1 e ( a o+bo) xe ( ayo+byo) l;ye+axobxo+ayobyo = O ( 42) 82 e+ # (axl+bxl) -e ( ayi+byl) tye+axlbxl+aylbyl = O ( 43) Dans ces équations, les parties réelles et imaginaires du flux du stator sont les seuls paramètres inconnus, et donc elles peuvent être résolues Pour trouver la solution, les côtés correspondants des Eq 42 et 43 sont soustraits l'un de l'autre, ce qui donne: Cx:;xe+Cyl#e = d, ( 44) o ( 45) Cx = axo 1 +bxo-axl-bxl ' ( 46) Cr = ayo+byo-ayl-byl, d = axob 1 o+ ayobo-axlbl-aylbyl ( 47) L'Eq 44 est ensuite résolue par rapport soit à xe, soit à ye, par la suite soit i P,, soit *y, respectivement est éliminé de l'Eq 42 Pour éviter la division par zéro, la résolution s'effectue par rapport à '1 e si lcl > Icil, sinon

par rapport à xe -

Le cas o Icyl > lc Iva maintenant être discuté Par - conséquent *,e résolu à partir de 1 'Eq 44 est introduit dans l'Eq 42, ce qui donne q 212 e + qlx e +q O = O, ( 48) o: qo = q = q 2 = ( a O obxo O + ayobyo) c 2 ( ayo+byo) cd+d 2 ( ayo+byo) cxcy ( axo+bxo) c 2-2 cxd,

2 2

Cx + Cy

Deux solutions sont maintenant obtenues à partir des Eq.

44 et 48 pour le flux: | sel: xel + J yel ( 52) *se 2 = *xe 2 + y 2)2 o -ql + i q 2-4 qoq 2 * x i = 2 q 2 ( 53) -e= C e+ C+ -ql l q 2-4 qoq 2 Pxe 2 = 2 q 2 ye 2: C e 2 + d e = y Cy ( 54) ( 49) ( 50) ( 51) 16 -

Seule une de ces deux solutions est "la bonne", c'est-

à-dire tend à estimer le flux réel du stator Donc le problème

qu'il reste à résoudre est comment choisir la bonne solution.

En pratique, les solutions selon les Eq 53 et 54 sont très éloignées l'une de l'autre en moyenne, et donc la solution la plus proche de l'estimation précédente est interprétée comme

la bonne solution (ceci sera discuté plus en détail par la suite).

Au cas o 1 c,1 2 jc|, la résolution de l'estimation du flux a lieu d'une manière tout à fait correspondante L'Eq 44 est donc d'abord résolue par rapport à *xe, par la suite *J,, est éliminé de l'Eq 42 Dans ce cas, on trouve la solution en appliquant les Eq 48 54 de telle sorte que les sous-indices

x et y soient interchangés dans les équations.

La méthode d'identification du flux du stator décrite ci-dessus est illustrée à la Figure 3, qui est un schéma de principe illustrant le calcul des vecteurs des coefficients ao, bo, al, bl présentés aux Eq 33 36 et la sélection de la bonne solution à partir des solutions de la paire d'équations 32 Les paramètres d'entrée comprennent la tension US et le courant Ts mesurés, les paramètres de la machine Rs, Ls, cr Ls, tr et l'estimation précédente du flux 1 se, preu Le paramètre de résultat sera donc l'estimation du flux du stator s Pour calculer le coefficient a O conformément à 1 'Eq 33, le premier terme de l'équation, soit l'écart de flux Ao, est calculé d'abord en multipliant d'abord is et la résistance du stator Rs l'un par l'autre dans le bloc 1 et ensuite en soustrayant le produit obtenu du vecteur de tension US dans le bloc 2, la différence obtenue 'Us Rsis, étant ensuite intégrée dans le bloc 3 sur l'intervalle de temps lt O At, tol en utilisant t -(to At)comme coefficient de pondération, et par la suite l'intégrale obtenue est divisée par At Pour obtenir le second terme apparaissant à l'Eq 33, la résistance du stator Rs et 17 - la constante de temps du rotor -r sont d'abord multiplies l'une par l'autre dans le bloc 4, et le produit en résultant est additionné à 1 'inductance du stator Ls dans le bloc 5, et la somme ainsi obtenue est multipliée dans le bloc 7 par la moyenne de temps 'gave O du courant, qui est calculée dans le bloc 6 en intégrant is sur l'intervalle lto At, tjl et en divisant cette intégrale par la durée de l'intervalle soit At Pour obtenir le troisième terme inclus dans l'Eq 33, on calcule d'abord la moyenne de temps u v O de la tension dans le bloc 8 en intégrant la tension du stator us sur l'intervalle de temps lto At, tli, et en divisant cette intégrale par la durée de l'intervalle soit At, et ensuite on soustrait dans le bloc 10 le produit de 1 'inductance en court- circuit o Ls et i calculé dans le bloc 9 à partir du résultat obtenu, et enfin on multiplie la différence

obtenue par la constante de temps du rotor tr dans le bloc 11.

La dérivée moyenne du courant, soit i' ave O' est obtenue lorsqu'un signal de courant temporisé dans le bloc 13 par At est soustrait dans le bloc 12 du courant au moment présent Ts et la différence obtenue est divisée dans le bloc 14 par At Les facteurs du vecteur

de coefficient ao sont ensuite combinés dans le bloc 15.

Le vecteur du coefficient bo, à son tour, est formé en multipliant d'abord, dans le bloc 16, l'inductance en court-circuit o Ls et le résultat du bloc 6 l'un par l'autre et ensuite en additionnant le résultat du bloc 3 à ce produit dans le bloc 17 Les vecteurs de coefficient ai et b 1 sont ainsi formés sur la base des vecteurs de coefficient ao et bo en les temporisant dans les blocs 18 et 19 respectivement par l'opérateur D (At 1) et en aditionnant le résultat du bloc 22 aux valeurs temporisées dans les blocs 20 et 21 Dans le bloc 22, l'écart de flux A-6 est calculé en intégrant la tension US R 51 S produisant le flux, c'est-à-dire le résultat du bloc 2, sur î'intervalîet o Atl, tol Dans le bloc 23, la paire d'équations 32 est résolue sur 18 - la base des Eq 32 54 Deux solutions *aeî et 1 se 2sont ainsi obtenues, à partir desquelles la solution plus proche de la valeur 1 leprev du calcul précédent est sélectionnée comme paramètre de résultat final i Tge iddans le bloc 24 Cette5 comparaison a lieu dans les blocs 25 29 en formant les différences entre les solutions obtenues aux blocs 25 et 26 et l'estimation de flux du stator précédente donnée i sepre en obtenant ainsi les vecteurs A 1 et A 2 Un paramètre A 21 est calculé dans le bloc 29 comme étant la différence entre les valeurs10 absolues déterminées dans les blocs 27 et 28 Si A 21 > Or rsel est choisi comme estimation du flux (indiquée par la référence tse id), sinon 'se 2 est choisi En conséquence, la solution de la paire d'équations 32 plus proche de l'estimation de flux précédente est interprétée comme la bonne estimation du flux.15 En pratique, les blocs des figures o des intégrales définies sont calculées, peuvent être réalisés en utilisant par ex des filtres FIR basés sur la technique d'échantillonnage. Par conséquent, les blocs de temporisation peuvent être effectués, par ex par des registres à décalage.20 En pratique, la précision instantanée de l'estimation calculée par la méthode de la Figure 3 n'est pas très grande;

d'autre part, la précision de l'estimation ne se détériore pas en fonction du temps En d'autres termes, la moyenne de temps de l'erreur de l'estimation est constante et proche de zéro,25 si les erreurs des paramètres nécessaires à la méthode sont faibles.

Lorsque le flux du stator est calculé par 1 'Eq 3, qui est illustrée par le schéma de principe de la Figure 4, les paramètres d'entrée du calcul ne comportent que la tension du30 stator us, le courant du stator Tl, et la résistance du stator Rs Dans le bloc 30 de la Figure 4, Ts et Rs sont multipliés l'un par l'autre et le produit obtenu est soustrait dans le bloc 19 - 31 de la tension du stator us pour obtenir la tension produisant le flux Pour obtenir l'estimation du flux du stator t le résultat du bloc 31 est intégré dans le bloc 32 en fonction du temps Dans la procédure de la Figure 4, les problèmes liés à la précision de l'estimation sont l'inverse complet de ceux qui se produisent avec la procédure de la Figure 3 L'estimation du flux suit donc plutôt précisément le flux réel du stator sur un court laps de temps, alors qu'une erreur permanente s'y accumule à long terme L'erreur permanente augmente très fortement avec une diminution de la fréquence et une augmentation de l'erreur

présente dans l'estimation R et dans les erreurs de mesure.

Par conséquent, dans la méthode conforme à la présente invention, les méthodes des Figures 3 et 4 sont combinées comme l'illustre la Figure 5 de telle sorte que l'estimation de flux du stator produite par la méthode est aussi précise que possible

tant sur une courte période qu'à long terme.

Les paramètres d'entrée de la méthode de la Figure 5 comportent le courant mesuré du stator Ts, et la tension du stator us, de la machine asynchrone De plus, on suppose que l'inductance du stator Ls, l'inductance en court-circuit cr Ls, et la constante de temps du rotor tr sont connues Le paramètre du résultat de

la méthode est l'estimation du flux du stator _V de la machine.

A la Figure 5, deux estimations sont calculées pour le flux du stator, l'une d'elles (je) est obtenue par la méthode d'intégration conformément à la Figure 4 et l'autre ( ise d) par la méthode de la Figure 3 Le calcul des deux estimations nécessite le courant du stator et la tension du stator et l'estimation de la résistance du stator (Rse) qui est identifiée séparément dans la méthode respective Le calcul de se, d nécessite également Ls, o Ls et Ir et l'estimation précédente du flux qui est représentée par l'estimation t obtenue par intégration. - L'idée est que l'estimation calculée dans les blocs 30 32, correspondant aux blocs 30 32 de la Figure 4, est intégrée afin de la corriger dans le sens de l'estimation conforme à la Figure 3, estimation dont le calcul est présenté sous forme d'un bloc unique 33 à la Figure 5 Un terme de correction (indiqué

par la référence A Kie) est d'abord formé dans le bloc 34.

s t Vse id _se ( 55) et ensuite on essaie de changer 1 ', lentement dans le sens du terme A cet effet, A Ki 1 F est d'abord pondéré par un coefficient constant W dans le bloc 35, et ensuite additionné dans le bloc

36 avec une tension u S R 55 à intégrer.

L'identification de Rs utilise l'observation que lorsque Rse comporte une erreur d'un certain sens, cette erreur affecte la correction de flux conformément à l'Eq 55 de telle sorte que le produit scalaire de it Se et is (indiqué par la référence L^ 1 tsei) fit Isei = àseis=Re({àse}Retis+îm{ ile)Im( 1 s}, ( 56) qui est calculé dans le bloc 37, est supérieur à zéro si Rse

est supérieur à la valeur réelle, et vice versa.

Par conséquent, la méthode décrite a pour objectif de diminuer Rse si Alsei > et de l'augmenter si à 1 t Zei < O Cet effet se produit lorsque Rse est calculé dans le bloc 39 en

intégrant d Jsei pondéré par un coefficient constant négatif (-

w R) dans le bloc 38, soit RS = f (-WEA 1 Sei) dt ( 57) 21 - Le coefficient w R est une constante positive qui détermine avec quelle rapidité Rse suit la variation de la résistance réelle du stator, variation qui est causée par ex par les variations de température du stator de la machine en raison de la variation de la charge Plus WR est petit, plus Rse changera lentement. D'autre part, une valeur élevée de WR provoque une grande variation instantanée dans Rse, qui peut entraîner une instabilité de l'identification En pratique, w R peut être choisi de telle sorte qu'il soit extrêmement petit, puisque Rs est effectivement capable

1 o de ne changer que très lentement.

En choisissant le coefficient w, on doit tenir compte du fait que plus il est petit, plus l'estimation calculée par la méthode de la Figure 5 est proche de l'estimation calculée par la méthode de la Figure 4, c'est-à-dire que l'estimation de la Figure 5 suit assez précisément le flux réel du stator sur un court laps de temps, alors que l'erreur permanente qui s'y accumule à plus long terme est d'autant plus grande que w est plus petit Par conséquent, une valeur élevée de W provoque

un comportement de l'estimation semblable à tfeid v c'est-à-

dire que l'erreur permanente est faible alors que l'erreur instantanée varie d'une façon relativement importante Dans le choix de w, on doit donc trouver un compromis de telle sorte que l'erreur instantanée et l'erreur permanente soient dans des

limites acceptables.

22 -

Claims

Revendications

1 Une méthode pour déterminer le flux du stator d'une machine asynchrone lorsque le courant du stator (Ts) et la tension de stator (us) de la machine asynchrone sont mesurés et l'inductance en court circuit (Oc Ls), l'inductance du stator (Ls) et la constante de temps du rotor ( tr), de la machine sont supposées être connues, o le produit du courant du stator ( s) et d'une estimation de résistance du stator (Rse) est déterminé,10 le produit obtenu est soustrait de la tension du stator (i Us) et la différence de tension obtenue est intégrée en fonction du temps pour obtenir une première estimation du flux du stator (), caractérisée en ce que la méthode comprend de plus les étapes de: détermination d'une seconde estimation de flux du stator ( t,id) sur la base de la tension du stator (Us), du courant du stator (Tis), de l'inductance en court-circuit (t Ls), de l'inductance du stator (Ls), de la constante de temps du rotor ( t) et de l'estimation de résistance du stator (Rse); détermination d'un terme de correction du flux du stator ( Atiï) comme étant la différence entre la première estimation du flux du stator ( 1 se) et la seconde estimation du flux du stator ( -se id), et addition du terme de correction de flux du stator(AT 5) pondéré par un coefficient constant (w) avec cette différence

de tension.

2 Une méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la seconde estimation de flux du stator ( l' a) est déterminée en observant une équation différentielle (Eq 12) définie sur la base des paramètres de la machine de façon à décrire le fonctionnement de la machine à proximité (At) de deux points

du temps (to, t 1) pour obtenir une paire d'équations (paire d'éq.

23 - 32) permettant la solution mathématique de l'estimation du flux du stator et en choisissant la seconde estimation du flux du stator ( î e id) à partir des deux solutions ( ltseif -se 2) de la paire d'équations de telle sorte que l'estimation de flux choisie soit plus proche de la première estimation de flux du stator ( tue)' 3 Une méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'observation à proximité du second point du temps (t 1) est effectuée en temporisant les valeurs obtenues à proximité du premier point du temps (to) de la valeur du temps (L t 1) entre les points du temps et en additionnant les valeurs obtenues à un changement du flux ( A-#), sur cet intervalle de temps (Atl) le changement de flux étant déterminé en intégrant cette différence

de tension sur cet intervalle de temps.

4 Une méthode selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisée en ce que l'estimation de la résistance du stator (Rse) est déterminée sur la base du courant du stator (Ts) et du terme de correction du flux du stator ( Aij T) Une méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que la détermination de l'estimation de la résistance du stator (Rse) comprend les étapes de: détermination du produit scalaire ( Atre) du terme de correction du flux du stator ( At 7) et du courant du stator (TS). pondération du produit scalaire ( Aufr,) en le multipliant par un coefficient constant négatif (-WR); et intégration de ce produit scalaire pondéré en fonction

du temps.