FR2685576A1

FR2685576A1 - Circuit de commande d'un moteur synchrone polyphase relie a un reseau de tension continue.

Info

Publication number: FR2685576A1
Application number: FR9213550A
Authority: FR
Inventors: Albrecht Joerg; Wehberg Josef
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1993-06-25
Anticipated expiration: 2012-11-10
Also published as: JP3305386B2; IT1256753B; FR2685576B1; DE4142274C2; ITMI922895A0; ITMI922895A1; DE4142274A1; JPH05252787A

Abstract

a) Circuit de commande d'un moteur synchrone polyphasé relié à un réseau de tension continue b) Circuit caractérisé en ce que chaque entrée de commande (G) du semi-conducteur de commutation (14, 16) est précédée d'un générateur de différences analogiques (18-20) recevant d'une part le signal de commutation associé au semi-conducteur de commutation (14-16) et d'autre part un signal de référence déduit du courant de somme des phases de l'induit (10) (courant traversant le moteur), la commande des semiconducteurs de commutation (14-16) par les générateurs de différences (18-20) étant telle que les semiconducteurs de commutation (14-16) se débloquent aussi longtemps que l'amplitude du signal de commutation associé est supérieur à l'amplitude du signal de référence.

Description

" Circuit de commande d'un moteur synchrone polyphasé relié à un réseau de

tension continue " L'invention concerne un circuit de commande d'un moteur synchrone à enroulement d'induit polyphasé relié à un réseau de tension continue comportant un dispositif de coupure pour brancher successivement les

enroulements de phase de l'induit sur la tension con- tinue du réseau, ayant plusieurs semi-conducteurs de commutation associés aux différences d'enroulement de10 phase, et un dispositif de commutation pour la commande dans l'ordre correct des semi-conducteurs de commu-

tation avec des signaux de commutation en concordance avec la position de rotation du rotor du moteur syn- chrone.15 Dans un circuit connu, de ce type, destiné à un moteur synchrone triphasé (DE- 39 40 569 AI), les signaux de commutation sont conçus pour réduire le bruit de commutation et les parasites radio pour que les deux signaux de commutation associés au commuta-20 teur à semi-conducteurs, des phases d'enroulement à commuter se chevauchent dans le temps L'un des deux

signaux de commutation est alors commandé en cadence dans la zone de chevauchement pour que la valeur moyenne du courant dans la phase d'enroulement que25 l'on branche, augmente et que celui de la phase d'en-

roulement que l'on coupe diminue et cela selon une fonction linéaire ou une fonction exponentielle Ce mode de commutation nécessite toutefois des circuits

relativement importants.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un circuit

de commande correspondant au type défini ci-dessus ca-

ractérisé en ce que chaque entrée de commande du semi-

conducteur de commutation est précédée d'un générateur

de différences analogiques recevant d'une part le si-

gnal de commutation associé au semi-conducteur de com-

mutation et d'autre part un signal de référence déduit du courant de somme des phases de l'induit (courant

traversant le moteur), la commande des semi-

conducteurs de commutation par les générateurs de dif-

férences étant telle que les semi-conducteurs de com-

mutation se débloquent aussi longtemps que l'amplitude

du signal de commutation associé est supérieur à l'am-

plitude du signal de référence et en ce qu'un circuit d'application de grandeurs parasites est prévu pour

agir sur les signaux de commutation, ce circuit limi-

tant le courant du moteur par un abaissement de l'am-

plitude des signaux de commutation en fonction de la

vitesse de rotation.

Ce circuit offre l'avantage de nécessiter moins de moyen de commutation et de provoquer un bruit de commutation relativement réduit et des parasites

très faibles, rendant inutile les moyens complémentai-

res de déparasitage A la commutation, c'est-à-dire lors du passage du courant de l'un des enroulements de

phase à l'autre, la commande analogique des commuta-

teurs à semi-conducteurs se répercute de manière posi-

tive en ce que l'intensité ne présente qu'une pente réduite Cela se traduit à son tour par des tensions de commutation faibles ce qui permet de supprimer des

diodes de roue libre et des limiteurs de tension.

L'application complémentaire de grandeurs parasites limite le courant du moteur ce qui gêne notamment au cours de la phase de démarrage du moteur et réduit ainsi la puissance perdue dans les commutateurs à se- miconducteurs Cela entraîne une réduction du couple moteur pendant la phase de démarrage ce qui peut se régler pour garantir une accélération suffisante du moteur synchrone Etant donné la limitation du couple du moteur, le démarrage est régulier et se fait en

douceur et se traduit par un faible bruit du moteur.

Le courant de démarrage fortement réduit permet en ou-

tre un fonctionnement bloqué pendant une durée prolon-

gée sans perte trop importante dans le moteur synchro-

ne.

Le circuit selon l'invention convient notam-

ment pour des moteurs de machine soufflante, car ceux-

ci présentent de façon générale un couple lié à la vi-

tesse de rotation par une fonction parabolique si bien

que le courant du moteur peut se décrire par une cour-

be du second ordre en fonction de la vitesse de rota-

tion Le courant de démarrage et ainsi le couple de

démarrage est très faible et n'atteint la valeur maxi-

male qu'à la pleine vitesse de rotation.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le circuit appliquant les grandeurs parasites comprend un amplificateur différentiel, dont l'entrée

non inversée reçoit une tension d'entrée proportion-

nelle à la vitesse de rotation réelle du moteur syn-

chrone et dont l'entrée inversée reçoit une tension

d'entrée proportionnelle au courant du moteur.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le signal de référence est pris à la sortie d'un amplificateur dont l'entrée reçoit une différence de tension prise sur une résistance traversée par le courant du moteur, la sortie de l'amplificateur étant

reliée par une résistance intermédiaire à l'entrée in-

versée de l'amplificateur différentiel et la prise de

diviseur de tension reliée à la sortie d'une généra-

teur de vitesse de rotation réelle est reliée par une résistance intermédiaire à l'entrée non inversée de

l'amplificateur différentiel.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, les diviseurs de tension et la résistance in-

termédiaire associée, sont dimensionnés pour qu à une

vitesse de rotation maximale du moteur, on ait un cou-

rant de moteur maximum autorisé.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, pour l'opération de démarrage, l'entrée non inversée de l'amplificateur différentiel reçoit une

tension de référence fixée pour ne pas dépasser un mo-

ment du démarrage un courant de moteur prédéterminé.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le circuit comporte un dispositif de coupure qui verrouille le dispositif de commutation en cas de

températures et/ou de tensions excessives.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le dispositif de coupure comprend un compara-

teur recevant d'une part une tension de référence et d'autre part, à la fois, une tension d'entrée dérivée de la tension de fonctionnement du moteur synchrone et de la chute de tension d'une résistance dépendant de la température, et ce dispositif émet un signal de blocage pour la durée du dépassement de la tension de référence par au moins l'une des tensions d'entrée, pour bloquer l'émission des signaux de commutation par

le dispositif de commutation.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, la tension de référence est formée à partir de la tension Zener d'un montage en série formé d'une résistance intermédiaire et d'une diode Zener, montage relié à la tension continue du réseau, les tensions d'entrée du comparateur proviennent d'une part de la prise d'un diviseur de tension reliée à la tension continue du réseau et d'autre part, à la prise d'un diviseur de tension raccordée à la tension de réseau et formée d'une résistance ohmique et d'une résistance dépendant de la température, et les deux tensions d'entrée sont découplées l'une par rapport à l'autre

pour être appliquées à l'entrée inversée du compara-

teur.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, pour un moteur synchrone à enroulement d'in-

duit branché en étoile, on a chaque fois un semi-

conducteur de commutation en série avec un enroulement de phase de l'induit et le montage en série est relié,

en parallèle d'une part entre le point étoile et d'au-

tre part sur la tension continue du réseau par l'in-

termédiaire de la résistance.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, chaque fois deux semi-conducteurs de commuta-

tion sont branchés en série et les points de jonction sont reliés chaque fois à un enroulement de phase de l'induit, et le nombre des montages en série, branchés en parallèle, correspondant au nombre des enroulements de phase, formés chaque fois de deux semi-conducteurs

de commutation et reliés par la résistance à la ten-

sion continue du réseau.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, l'amplitude des signaux de commutation est

limitée en fonction d'une déviation de régulation pri-

se à la sortie d'un régulateur de vitesse de rotation

correspondant à la différence entre la vitesse de ro-

tation réelle et la vitesse de rotation de consigne.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, en ce qu'il comprend un circuit de protection contre les impulsions de tension parasite faiblement ohmiques, comprenant un montage en série formé d'une diode Zener et d'une résistance reliée à la tension continue du réseau, les différences de tension d'ordre de la résistance comprises entre la tension continue

du réseau et la tension Zener étant appliquées direc-

tement ou indirectement par les diodes de découplage

aux entrées de commande des semi-conducteurs de commu-

tation.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, pour un moteur synchrone à induit branché en

étoile, avec chaque fois un semi-conducteur de commu-

tation en série sur un enroulement de phase de l'in-

duit, caractérisé en ce que le montage en série d'une diode Zener et d'une résistance est relié du côté de la diode à la tension positive du réseau et du côté de la résistance à la tension négative, et le point de

jonction de la diode Zener et de la résistance est re-

lié chaque fois par une diode de découplage aux en-

trées de commande des semi-conducteurs de commutation.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le montage en série d'une diode Zener et d'u-

ne résistance est reliée du côté de la résistance de la tension positive du réseau et du côté de la diode à la tension négative, en ce que le point de jonction de la résistance et de la diode Zener est relié à la base de deux transistors branchés en série, l'entrée de

commande de l'un des deux semi-conducteurs de commuta-

tion des montages en série étant reliée au collecteur de l'un des transistors et l'entrée de commande de l'autre semi-conducteur de commutation étant reliée au collecteur de l'autre transistor, chaque fois par

l'intermédiaire de diodes de découplage.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, les semi-conducteurs de commutation sont constitués par des transistors MOS de puissance, dont

la grille constitue l'entrée de commande.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, la grille des transistors MOS est reliée par

une résistance au potentiel négatif de la tension con-

tinue de réseau.

Suivant une autre caractéristique de l'in-

vention, le générateur de différences est un amplifi-

cateur différentiel et le signal de référence est ap-

pliqué à l'entrée inversée de l'amplificateur diffé-

rentiel et le signal de commutation correspondant est appliqué à l'entrée non inversée de l'amplificateur différentiel. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, on a un circuit de coupure qui en cas de températures excessives et/ou de tensions excessives

verrouille le dispositif de commutation du circuit.

Cette surveillance complémentaire de la température assure la coupure de la commande du moteur lorsque le

fonctionnement bloqué n'a pas été arrêté après la du-

rée autorisée Le circuit de contrôle peut également

s'utiliser, au prix de quelques composants supplémen-

taires seulement, pour détecter les surtensions, pour qu'à l'arrivée de telles surtensions, la commande du moteur soit également coupée Dans les deux cas, la

coupure est annulée automatiquement lorsque les condi-

tions normales sont rétablies.

Selon un autre mode de réalisation de l'in-

vention, on a un circuit de protection supplémentaire

qui limite des impulsions de tension parasite, faible-

ment ohmiques, comme par exemple des impulsions d'a-

mortissement de charge, par les commutateurs à semi-

conducteurs en forme de transistor de puissance fai-

sant partie du circuit de commutation; on évite ainsi d'endommager l'électronique de commande Le circuit de protection comporte à cet effet un montage en série

formé d'une diode Zener et d'une résistance La diffé-

rence de tension d'ordre de la résistance, entre la tension constante du réseau et la tension Zener, est appliquée par une diode de découplage aux entrées de

commande des semi-conducteurs de commutation La mon-

tée de la différence de tension en présence d'impul-

sions de tension parasite conduit simultanément tous

les semi-conducteurs à l'état passant pour qu'un cou-

rant traverse l'enroulement d'induit pour toutes les phases Comme la conductivité thermique, et dynamique

des semi-conducteurs est beaucoup plus élevée que cel-

le correspondant à la charge permanente, cela permet ainsi de limiter en sécurité les courtes impulsions de

tension L'utilisation des semi-conducteurs de commu-

tation directement pour court-circuiter les impulsions de surtension permet de ne pas prévoir d'éléments de commutation comme par exemple des diodes de limitation de tension ou des relais temporisés (DE 37 38 503 Cl)

et d'arriver ainsi à un faible encombrement et un fai-

ble coût de fabrication.

Dessins L'invention sera décrite ci-après de manière

plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation re-

présentés aux dessins dans lesquels: La figure 1 montre un schéma d'un circuit de

commande d'un moteur synchrone triphasé avec commuta-

tion électronique (moteur EC) sur un réseau de tension

constante.

La figure 2 montre un schéma de commutation

d'un générateur de différences suivi d'un semi-

conducteur de commutation dans le circuit correspon-

dant à la partie entourée d'un trait mixte II à la fi-

gure 1.

La figure 3 montre un schéma d'un circuit d'application de grandeurs parasites au circuit selon

le bloc III de la figure 1.

La figure 4 montre un schéma d'un dispositif de coupure pour températures ou tensions excessives

dans le bloc IV de la figure 1.

La figure 5 montre un détail du circuit de

la figure 1 complété par un circuit de protection con-

tre les impulsions de tension parasite faiblement oh-

miques.

La figure 6 montre un schéma d'un circuit de

commande d'un moteur triphasé EC selon un autre exem-

ple de réalisation.

La figure 7 montre un détail du schéma du

circuit de la figure 6 complété par un circuit de pro-

tection contre les impulsions de tension parasite fai-

blement ohmiques.

Description des exemples de réalisation.

Selon la figure 1, le schéma montre sous la

référence 10, un enroulement d'induit, triphasé du mo-

teur synchrone dont les phases d'enroulement u,v,w

sont logées dans le stator du moteur synchrone Le ro-

tor en forme de rotor à aimant permanent porte la ré-

férence 11 Il est représenté schématiquement par un

dipôle, mais il peut avoir un nombre de pâles plus im-

portant Les phases d'enroulement u,v,w, sont réunies à une de leurs extrémités en un point étoile 39 qui sort du moteur synchrone et est reliée au potentiel positif "+" du réseau de tension continue 12 Les trois extrémités libres des bornes d'enroulement 36, 37, 38 sont reliées à un bornier qui assure la liaison des trois phases d'enroulement u,v,w, à un dispositif

de commutation 13 appliqué à l'autre potentiel du ré-

seau de tension continue 12.

Le dispositif de commutation 13 se compose

de trois transistors de puissance 14, 15, 16 représen-

tés schématiquement, placés chacun en série sur un en-

roulement de phase u,v,w Comme cela apparaît en liai-

son avec la figure 2, chacun des transistors de puis-

sance 14-16 est constitué par un transistor de puis- sance Métal Oxyde Silicium ou transistor MOS 22 dont le drain D est relié à l'enroulement de phase u,v,w

correspondant, dont la source S est reliée par l'in-

termédiaire d'une résistance 17 au potentiel inférieur du réseau de tension continue 12 Les sources S de tous les transistors MOS de puissance 22 sont reliées par l'intermédiaire de la même résistance 17 au réseau de tension continue 12 Les transistors de puissance 14, 15, 16 sont commandés par des éléments formateurs de différences 18, 19, 20, qui reçoivent d'une part un

signal de référence formé du courant de somme de l'en-

roulement d'induit 10 (constituant le courant du mo-

teur) et d'autre part, de signaux de commutation géné-

rés par un dispositif de commutation 21 en fonction de

la position de rotation du rotor Chaque élément for-

mant la différence 18-20 est constitué comme cela ap-

paraît à la figure 2, par un amplificateur de diffé-

rences 23 dont la sortie est reliée à la grille G du transistor MOS 22 de puissance Le signal de référence est appliqué à l'entrée inversée 231 et le signal de

commutation à l'entrée non inversée 232 de l'amplifi-

cateur de différences 23 Pour obtenir le signal de référence, on prend la chute de tension aux bornes de

la résistance 17 et on la convertit par l'intermédiai-

re d'un amplificateur 24 en une tension suffisamment élevée et on l'applique aux entrées inversées 231 des

trois amplificateurs différentiels 23.

La reconnaissance de position du rotor 11 se fait sans capteur en utilisant les tensions induites dans les enroulements de phase u,v,w, de l'enroulement il d'induit 10 Pour cela, le dispositif de commutation 21 est relié au point étoile 39 et aux bornes 36-38

des enroulements La détection de position sans cap-

teur est un moyen connu décrit par exemple dans le do-

cument DE-30 42 819 Ai de sorte qu'il n'est pas néces- saire de le détailler ici Les signaux de commutation

fournis par le dispositif de commutation 21 en fonc-

tion de la position de rotation du rotor 11 et qui sont déphasés de 1200 électriques, sont disponibles aux sorties 25, 26, 27 du dispositif de commutation 21 et sont ainsi appliqués aux entrées non inversées 232

reliés à ces sorties, des trois amplificateurs de dif-

férences 23 Ces signaux de commutation sont en outre

limités en fonction de la vitesse de rotation du mo-

teur synchrone Pour cela, il est prévu un régulateur

de vitesse de rotation 28 qui reçoit d'une part la vi-

tesse de rotation réelle nreel et d'autre part, la vi-

tesse de rotation de consigne nons La sortie du ré-

gulateur de vitesse de rotation 28 en forme de régula-

teur de type P (proportionnel) ou Pl (proportionnel-

intégral) est reliée par une diode de découplage 29

ainsi que chaque fois par une autre diode de découpla-

ge 31, 32 ou 33 à chacune des sorties 25-27 du dispo-

sitif de commutation 21, pour que la grandeur de ré-

glage fournie à la sortie du régulateur de vitesse de

rotation 28 réduise l'amplitude des signaux de commu-

tation arrivant sur les générateurs de différences 18-

La vitesse de rotation réelle nreel du moteur syn-

chrone est fournie par un générateur de vitesse de ro-

tation réelle 34 à partir des tensions des enroule-

ments de phase u, v, w, de l'enroulement d'induit

; le générateur de valeur réelle de vitesse de ro-

tation 34 est d'une part relié aux bornes d'enroule-

ment de phase 36-38 par les diodes de découplage 41-43 et d'autre part, il est relié au potentiel positif du

réseau de tension continue 12.

Le circuit applicateur de grandeurs parasi-

* tes 40 schématisé à la figure 1 par le bloc III, assu-

re en outre par un abaissement de l'amplitude des si-

gnaux de commutation, en fonction de la vitesse de ro-

tation, sur les sorties 25-27 du dispositif de commu-

tation 21, une limitation du courant de somme de phase traversant la résistance 17, c'est-à-dire le courant traversant le moteur Comme cela découle du schéma du

circuit de grandeurs parasites 40 représenté à la fi-

gure 3, ce circuit comprend un amplificateur de diffé-

rences ou différentiel 44 dont l'entrée inversée re-

çoit le signal de référence déduit du courant du mo-

teur et dont l'entrée non inversée est une tension d'entrée proportionnelle à la vitesse de rotation réelle nreel du moteur synchrone Pour cela, la sortie de l'amplificateur 24 est reliée par une résistance

intermédiaire 49 à l'entrée inversée 441 de l'amplifi-

cateur différentiel 44 et la sortie du générateur de valeur réelle de vitesse de rotation 34 est appliquée à un diviseur de tension formé des résistances 45, 46

dont la prise est reliée par une résistance intermé-

diaire 47 à l'entrée non inversée 442 de l'amplifica-

teur de différences 44 Le diviseur de tension 45, 46 et la résistance intermédiaire 47 sont dimensionnés pour que la vitesse de rotation maximale du moteur n'obtienne un courant de moteur, maximum, autorisé Au démarrage du moteur synchrone, sa vitesse de rotation

est égale à zéro L'amplificateur différentiel 44 évi-

te la montée du courant du moteur car une tension

d'entrée proportionnelle au courant du moteur est ap-

pliquée à l'entrée inversée 441 de l'amplificateur de différences 44 Pour permettre un démarrage du moteur synchrone, une tension de référence uref est appliquée par l'intermédiaire d'une résistance 48 à l'entrée non

inversée 442 de l'amplificateur différentiel.

La valeur de la résistance 48 et l'amplitude

de la tension uref définissent le courant de démarra-

ge Lorsque le moteur synchrone tourne, l'intensité, limitée du courant du moteur augmente avec la vitesse

de rotation L'intensité maximale pour la pleine vi-

tesse de rotation du moteur est réglée par les résis-

tances 46, 47.

Un dispositif de coupure 50 agit sur le dis-

positif de commutation 21 qui verrouille le dispositif

de commutation 21 en cas de températures et/ou de ten-

sions excessives Cela signifie que le dispositif cou-

pe la commande du moteur Le dispositif de coupure 50 schématisé à la figure 1 par le bloc 80 est représenté en détail à la figure 4 Ce dispositif comprend un

comparateur 51 recevant d'une part une tension de ré-

férence et d'autre part une tension d'entrée déduite de la tension de fonctionnement du moteur synchrone et de la chute de tension aux bornes d'une résistance 52 dépendant de la température (résistance NTC) Lorsque

l'une des tensions d'entrée dépasse la tension de ré-

férence, le comparateur 51 fournit un signal de bloca-

ge Pendant la durée de ce signal, le dispositif de

commutation 21 ne fournit pas de signal de commuta-

tion La tension de référence est prise sur une diode Zener 53 branchée sur le réseau de tension continue 12, en série avec une résistance 54 En parallèle à ce montage en série formé de la diode Zener 53 et de la résistance 54, on a un diviseur de tension composé de la résistance 52 dépendant de la température et d'une

résistance 55 ainsi que d'un diviseur de tension com-

posé des résistances 56, 57 Le point de jonction en-

tre la résistance 52 dépendant de la température et la résistance 55 est relié à l'entrée non inversée du comparateur 51; le point de jonction entre la diode

Zener 53 et la résistance 54 ainsi que la prise du di-

viseur de tension 56, 57 est relié chaque fois par une

diode de découplage 58, 59 à l'entrée inversée du com-

parateur 51.

Le montage décrit ci-dessus peut être com-

plété par un autre circuit de protection 60 comme ce-

lui représenté à la figure 5 en liaison avec une par-

tie du circuit Les composants correspondants à ceux

de la figure 1 portent les mêmes références que précé-

demment Le circuit de protection 60 évite la destruc-

tion de l'électronique de commande par des impulsions de tension parasite faiblement ohmiques, c'est-à-dire des impulsions dites d'amortissement de charge Ce schéma comprend un montage en série formé d'une diode Zener 61 et d'une résistance 62 raccordée au réseau de tension continue 12 Le point de jonction de la diode Zener 61 et de la résistance 62 est relié chaque fois par une diode de découplage 63, 64, 65 à la grille G des semi-conducteurs de commutation 14-16 constitués par des transistors MOS 22 Chaque grille G des trois semi-conducteurs de commutation 14-16 est reliée par une résistance 66 au potentiel inférieur du réseau de tension continue 12 Ces résistances 66 assurent, dans des conditions de fonctionnement normal du circuit, un état de blocage certain des transistors MOS 22 Par une intégration appropriée du circuit de protection , on peut supprimer des résistances 66 Lorsqu'il y

a des impulsions de surtension dont l'amplitude dépas-

se la tension de claquage de la diode Zener 61, cette

différence de tension disparaît sur la résistance 62.

Cette tension arrive par les diodes de découplage 63-

à la grille G des transistors MOS 22 La montée des tensions de grille conduit à un déblocage simultané des trois transistors MOS 22, si bien qu'un courant

traverse les enroulements de phase u,v,w, de l'enrou-

lement d'induit 10 à travers les transistors MOS 22.

Le courant se répartit en des parties sensiblement

égales entre les trois transistors MOS 22.

Contrairement au circuit de la figure 1 qui correspond à une commande dite par demi-onde, le cir- cuit de la figure 4 de commande d'un moteur EC relié à

un réseau de tension continue 12 correspond à une com-

mande par pleine onde Pour cela, le dispositif de commutation 13 ' comprend en tout six transistors MOS 22 de puissance selon la figure 6 constituant les

transistors de puissance 71-76; parmi ces transis-

tors, deux transistors 71, 74; 72, 75 et 73, 76 sont chaque fois branchés en série Le point de jonction

commun est relié à l'une des bornes d'enroulement 36-

38 Les trois montages en série des transistors de

puissance 71-76 sont branchés en parallèle et les mon-

tages en parallèle sont reliés par la résistance 17 au réseau de tension continue 12 Comme à la figure 1, chaque grille G des transistors de puissance 74-76 est précédée d'un générateur de différences 18, 19, 20 qui est relié en entrée, comme à la figure 1, à la sortie de l'amplificateur 24 et par des diodes de découplage 31, 32, 33 au bloc 77 Le bloc 77 comprend d'une part le régulateur de vitesse de rotation 28 avec une diode

de découplage 29 et d'autre part, le circuit appli-

quant des grandeurs parasites 40 avec la diode de dé-

couplage 30 Pour détecter sans capteur, la position de rotation du rotor,le dispositif de commutation 21 est relié comme à la figure 1, au point étoile 39 de

l'enroulement d'induit 10 et à ses bornes d'enroule-

ment 36-38 La commande des transistors de puissance

71-73 se fait également à l'aide du dispositif de com-

mutation 21, mais toutefois, entre les sorties 78, 79, du dispositif de commutation 21 et les grilles des transistors de puissance 71-73, on a chaque fois un étage d'entraînement 81 Les étages d'entraînement 81

sont réunis en un bloc d'entraînement à la figure 6.

Les étages d'entraînement 81 doivent recevoir une ten-

sion élevée pour commuter de manière certaine les transistors de puissance 71-73 A cet effet, il est

prévu un circuit multiplicateur de tension 82 qui gé-

nère une tension complémentaire Le générateur de vi-

tesse de rotation réelle 34 ' comprend un convertisseur fréquence/tension 82 qui génère une tension de sortie proportionnelle à la vitesse de rotation réelle nreel du moteur synchrone par transformation de signal sur

les sorties du dispositif de commutation 21 Le fonc-

tionnement du dispositif de coupure est identique à celui décrit à la figure 1 à la différence toutefois que la commande par pleine onde permet une meilleure

utilisation du moteur EC.

Un tel circuit peut également être équipé d'un circuit de protection 60 ' contre les impulsions

de tension parasite, faiblement ohmiques, avec une lé-

gère variante par rapport au montage de protection 60 de la figure 5 Comme cela apparaît à la figure 7, qui représente le montage de protection 60 ' ainsi qu'un détail du montage de la figure 6, le branchement en série de la diode Zener 61 et de la résistance 62 est là encore relié au réseau de tension continue 12 La résistance 67 entre la résistance 62 et la diode Zener 61, sert à limiter le courant Au point de jonction entre les résistances 62, 67, on a relié la base de

deux transistors pnp 68, 69 eux-mêmes branchés en sé-

rie Les grilles des transistors de puissance 67, 72,

73 sont reliées chacune par l'intermédiaire d'une dio-

de de découplage 83, 84, 85 au collecteur du transis-

tor pnp 68; les grilles des transistors de puissance 74, 75, 76 sont reliées par une diode de découplage respective 86, 87, 88 au collecteur du transistor pnp 69 En cas d'impulsions de tension parasite, la diode Zener 61 se débloque et la tension sur la résistance

62 conduit au déblocage des transistors pnp 68, 69.

Les transistors pnp 68, 69, débloqués, appliquent une tension par l'intermédiaire des diodes de découplage

83-86 aux bornes de grille des transistors de puissan-

ce 71-76 et débloquent ces transistors Les transis-

tors de puissance 74-76 sont alors pratiquement com-

plètement débloqués alors que les transistors de puis-

sance 71-73 ne sont que partiellement conducteurs, à

savoir juste suffisamment pour que la tension de fonc-

tionnement soit limitée à une valeur certaine Dans ce cas également, lors du déblocage des transistors de puissance 71-76, le courant du moteur se répartit en

des parties pratiquement égales entre les trois bran-

ches correspondant aux transistors de puissance La

puissance perdue est ainsi absorbée en parts sensible-

ment égales par les transistors de puissance 71-73.

Les autres composants représentés à la figure 7 cor-

respondent à ceux de la figure 6 et portent des réfé-

rences identiques Le bloc d'entraînement 81 à la fi-

gure 6 est représenté par les différents étages d'en-

traînement 81 associés aux transistors de puissance

71-73 L'un des étages d'entraînement 81 est représen-

té avec sa structure détaillée.

La présente invention n'est pas limitée aux

exemples de réalisation décrits ci-dessus; en parti-

culier le nombre des phases de l'enroulement d'induit n'est nullement limité Au lieu de déduire la position

de rotation du rotor des tensions de phase de l'enrou-

lement d'induit, on pourrait également utiliser des

capteurs de position décalés dans l'espace à la péri-

phérie du rotor et fournissant des signaux de sortie correspondant à la position de rotation du rotor 11 pour le dispositif de commutation 21 De tels capteurs

de position sont connus et il est inutile de les dé-

tailler ici.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1) Circuit de commande d'un moteur synchrone à enroulement d'induit polyphasé relié à un réseau de tension continue, comportant un dispositif de coupure pour brancher successivement les enroulements de phase de l'induit sur la tension continue du réseau, ayant plusieurs semi-conducteurs de commutation associés aux différences d'enroulement de phase, et un dispositif de commutation pour la commande dans l'ordre correct des semi-conducteurs de commutation avec des signaux

de commutation en concordance avec la position de ro-

tation du rotor du moteur synchrone, circuit caracté-

risé en ce que chaque entrée de commande (G) du semi-

conducteur de commutation ( 14, 16) est précédée d'un générateur de différences analogiques ( 18-20) recevant

d'une part le signal de commutation associé au semi-

conducteur de commutation ( 14-16) et d'autre part un signal de référence déduit du courant de somme des

phases de l'induit ( 10) (courant traversant le mo-

teur), la commande des semi-conducteurs de commutation ( 14-16) par les générateurs de différences ( 18-20) étant telle que les semi-conducteurs de commutation ( 14-16) se débloquent aussi longtemps que l'amplitude

du signal de commutation associé est supérieur à l'am-

plitude du signal de référence et en ce qu'un circuit d'application de grandeurs parasites ( 40) est prévu pour agir sur les signaux de commutation, ce circuit limitant le courant du moteur par un abaissement de l'amplitude des signaux de commutation en fonction de

la vitesse de rotation.

2) Circuit selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le circuit appliquant les grandeurs parasites ( 40) comprend un amplificateur différentiel

( 44), dont l'entrée non inversée ( 242) reçoit une ten-

sion d'entrée proportionnelle à la vitesse de rotation réelle (nree) du moteur synchrone et dont l'entrée

inversée ( 441) reçoit une tension d'entrée proportion-

nelle au courant du moteur.

3) Circuit selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que le signal de référence est pris à la sortie d'un amplificateur ( 24) dont l'entrée reçoit une différence de tension prise sur une résistance ( 17) traversée par le courant du moteur, la sortie de l'amplificateur ( 24) étant reliée par une résistance

intermédiaire ( 49) à l'entrée inversée ( 441) de l'am-

plificateur différentiel ( 44) et la prise de diviseur

de tension ( 45, 46) reliée à la sortie d'une généra-

teur de vitesse de rotation réelle ( 34) est reliée par

une résistance intermédiaire ( 47) à l'entrée non in-

versée ( 442) de l'amplificateur différentiel ( 44).

4) Circuit selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que les diviseurs de tension ( 45, 46) et

la résistance intermédiaire ( 47) associée, sont dimen-

sionnés pour qu à une vitesse de rotation maximale du

moteur, on ait un courant de moteur maximum autorisé.

) Circuit selon l'une des revendications 2-

4, caractérisé en ce que pour l'opération de démarra-

ge, l'entrée non inversée ( 442) de l'amplificateur

différentiel ( 44) reçoit une tension de référence (U-

ref) fixée pour ne pas dépasser un moment du démarrage

un courant de moteur prédéterminé.

6) Circuit selon l'une des revendications 1-

, caractérisé par un dispositif de coupure ( 50) qui verrouille le dispositif de commutation ( 21) en cas de

températures et/ou de tensions excessives.

7) Circuit selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que le dispositif de coupure ( 50) com-

prend un comparateur ( 51) recevant d'une part une ten-

sion de référence et d'autre part, à la fois, une ten-

sion d'entrée dérivée de la tension de fonctionnement du moteur synchrone et de la chute de tension d'une résistance ( 52) dépendant de la température, et ce dispositif émet un signal de blocage pour la durée du dépassement de la tension de référence par au moins l'une des tensions d'entrée, pour bloquer l'émission

des signaux de commutation par le dispositif de commu-

tation ( 21).

8) Circuit selon la revendication 7, carac-

térisé en ce que la tension de référence est formée à partir de la tension Zener d'un montage en série formé

d'une résistance intermédiaire ( 54) et d'une diode Ze-

ner ( 53), montage relié à la tension continue du ré-

seau ( 12), les tensions d'entrée du comparateur ( 51) proviennent d'une part de la prise d'un diviseur de

tension ( 56, 57) reliée à la tension continue du ré-

seau ( 12) et d'autre part, à la prise d'un diviseur de

tension raccordée à la tension de réseau ( 12) et for-

mée d'une résistance ohmique ( 55) et d'une résistance ( 52) dépendant de la température, et les deux tensions d'entrée sont découplées l'une par rapport à l'autre

pour être appliquées à l'entrée inversée du compara-

teur ( 51).

9) Circuit selon l'une des revendications 3-

8, pour un moteur synchrone à enroulement d'induit branché en étoile, caractérisé en ce que l'on a chaque

fois un semi-conducteur de commutation ( 14-16) en sé-

rie avec un enroulement de phase (u,v,w) de l'induit ( 10) et le montage en série est relié, en parallèle d'une part entre le point étoile ( 39) et d'autre part

sur la tension continue du réseau ( 12) par l'intermé-

diaire de la résistance ( 17).

) Circuit selon l'une des revendications

3-8, d'un moteur synchrone avec un induit branché en

étoile, caractérisé en ce que chaque fois deux semi-

conducteurs de commutation ( 71-74, 72-75, 73-76) sont branchés en série et les points de jonction ( 36, 38) sont reliés chaque fois à un enroulement de phase (u,v,w) de l'induit ( 10), et le nombre des montages en série, branchés en parallèle, correspondant au nombre des enroulements de phase (u,v,w), formés chaque fois

de deux semi-conducteurs de commutation ( 71-76) et re-

liés par la résistance ( 17) à la tension continue ( 12)

du réseau.

11) Circuit selon l'une des revendications 1

à 10, caractérisé en ce que l'amplitude des signaux de commutation est limitée en fonction d'une déviation de

régulation prise à la sortie d'un régulateur de vites-

se de rotation ( 28) correspondant à la différence en-

tre la vitesse de rotation réelle et la vitesse de ro-

tation de consigne.

12) Circuit selon l'une quelconque des re-

vendications 1 à 11, caractérisé par un circuit de

protection ( 60) contre les impulsions de tension para-

site faiblement ohmiques, comprenant un montage en sé-

rie formé d'une diode Zener ( 61) et d'une résistance ( 62) reliée à la tension continue ( 12) du réseau, les différences de tension d'ordre de la résistance ( 62) comprises entre la tension continue du réseau et la

tension Zener étant appliquées directement ou indirec-

tement par les diodes de découplage ( 63-65) aux en-

trées de commande des semi-conducteurs de commutation

( 14-16; 71-76).

13) Circuit selon la revendication 12 pour un moteur synchrone à induit branché en étoile, avec chaque fois un semi-conducteur de commutation en série sur un enroulement de phase de l'induit, caractérisé en ce que le montage en série d'une diode Zener ( 61) et d'une résistance ( 62) est relié du côté de la diode à la tension positive du réseau ( 12) et du côté de la

résistance à la tension négative, et le point de jonc-

tion de la diode Zener ( 61) et de la résistance ( 62)

est relié chaque fois par une diode de découplage ( 61-

) aux entrées de commande des semi-conducteurs de

commutation ( 14-16).

14) Circuit selon la revendication 13 pour un moteur synchrone à induit branché en étoile, avec chaque fois deux semi-conducteurs branchés en série et dont le point de jonction est relié à un enroulement de phase de l'induit, circuit caractérisé en ce que le

montage en série d'une diode Zener ( 61) et d'une ré-

sistance ( 62) est reliée du côté de la résistance de la tension positive du réseau ( 12) et du côté de la diode à la tension négative, en ce que le point de jonction de la résistance ( 62) et de la diode Zener

( 61) est relié à la base de deux transistors (pnp)( 68-

69) branchés en série, l'entrée de commande de l'un des deux semiconducteurs de commutation ( 71-73) des montages en série étant reliée au collecteur de l'un des transistors (pnp) ( 68, 69) et l'entrée de commande de l'autre semi-conducteur de commutation ( 74-76) étant reliée au collecteur de l'autre transistor (pnp) ( 68, 69), chaque fois par l'intermédiaire de diodes de

découplage ( 83-88).

) Circuit selon l'une des revendications 1

à 14, caractérisé en ce que les semi-conducteurs de commutation ( 14- 16; 71-76) sont constitués par des transistors MOS de puissance ( 22), dont la grille (G)

constitue l'entrée de commande.

16) Circuit selon la revendication 15, ca-

ractérisé en ce que la grille (G) des transistors MOS ( 22) est reliée par une résistance ( 66) au potentiel

négatif de la tension continue de réseau ( 12).

17) Circuit selon l'une des revendications 1

à 16, caractérisé en ce que le générateur de différen-

ces ( 18-20) est un amplificateur différentiel ( 23) et

le signal de référence est appliqué à l'entrée inver-

sée ( 231) de l'amplificateur différentiel ( 23) et le signal de commutation correspondant est appliqué à

l'entrée non inversée ( 232) de l'amplificateur diffé-

rentiel ( 23).