FR2731566A1 - Device for supplying three=phase electric motor from direct current source - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif d'alimentation d'un moteur électrique triphasé. The present invention relates to a device for supplying a three-phase electric motor.
Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un moteur électrique triphasé dont les enroulements sont connectés en étoile, à partir d'une source de tension continue déterminée. More particularly, the invention relates to a device for supplying a three-phase electric motor whose windings are connected in a star, from a determined DC voltage source.
On connait déjà dans l'état de la technique, des dispositifs d'alimentation de ce type, dans lesquels la source de tension est par exemple constituée par une batterie de stockage d'énergie par exemple d'un véhicule automobile. Already known in the prior art, power supply devices of this type, in which the voltage source is for example constituted by an energy storage battery for example of a motor vehicle.
Les bornes positive et négative de cette batterie sont reliées aux points d'extrémité d'un onduleur triphasé dont des branches sont équipées d'organes commutateurs à semi-conducteur commandables, pilotés par une unité de commande et dont des points milieux sont reliés aux phases d'alimentation du moteur. The positive and negative terminals of this battery are connected to the end points of a three-phase inverter whose branches are equipped with controllable semiconductor switching elements, controlled by a control unit and whose midpoints are connected to the phases power supply.
On conçoit alors que dans ces dispositifs, le pilotage des organes commutateurs de l'onduleur permet de contrôler l'alimentation du moteur entre phases, de sorte que l'amplitude du fondamental de tension appliqué sur chaque enroulement du moteur est égale à l'amplitude du fondamental de tension appliqué entre phases du moteur divisée par f3. It can therefore be seen that in these devices, the control of the inverter's switching members makes it possible to control the supply of the motor between phases, so that the amplitude of the voltage fundamental applied to each winding of the motor is equal to the amplitude of the voltage fundamental applied between motor phases divided by f3.
Ceci se traduit par des courants d'alimentation du moteur relativement importants, ce qui pose des problèmes de dimensionnement de ce moteur et de l'onduleur d'alimentation de celui-ci. This results in relatively large motor supply currents, which poses problems in dimensioning this motor and the supply inverter thereof.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. The object of the invention is therefore to solve these problems.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'un moteur électrique triphasé dont les enroulements sont connectés en étoile, à partir d'une source de tension continue déterminée, caractérisé en ce qu'une première borne de la source de tension est raccordée au point milieu de raccordement d'extrémités des enroulements du moteur, en ce que les autres extrémités des enroulements du moteur sont raccordées à des premières bornes d'organes commutateurs à semi-conducteur commandables, dont des secondes bornes sont raccordées à la seconde borne de la source de tension, les organes commutateurs à semi-conducteur étant pilotés à l'ouverture et à la fermeture par une unité de commande, pour piloter l'alimentation de chaque enroulement du moteur à partir de la source de tension, et en ce que des moyens de roue libre sont connectés aux bornes des organes commutateurs à semi-conducteur pour absorber l'énergie stockée dans les enroulements du moteur, lors de l'ouverture des organes commutateurs à semi-conducteur. To this end, the subject of the invention is a device for supplying a three-phase electric motor whose windings are connected in star form, from a determined DC voltage source, characterized in that a first terminal of the voltage source is connected to the midpoint of connection of the ends of the motor windings, in that the other ends of the motor windings are connected to first terminals of controllable semiconductor switching elements, of which second terminals are connected at the second terminal of the voltage source, the semiconductor switching members being controlled on opening and closing by a control unit, to control the supply of each winding of the motor from the voltage source , and in that freewheeling means are connected to the terminals of the semiconductor switching members to absorb the energy stored in the word windings eur, when the semiconductor switching elements are opened.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation d'un moteur électrique triphasé de l'état de la technique;
- la Fig.2 représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention;
- la Fig.3 représente un chronogramme illustrant le fonctionnement du dispositif d'alimentation représenté sur cette figure 2; et
- la Fig.4 représente un schéma synoptique illustrant la structure d'un second exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention;
On reconnaît sur la figure 1, un dispositif de l'état de la technique, d'alimentation d'un moteur électrique triphasé dont les enroulements sont connectés en étoile et qui est désigné par la référence générale 1 sur cette figure.The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings, in which
- Fig.l shows a block diagram illustrating the structure of an exemplary embodiment of a device for supplying a three-phase electric motor of the prior art;
- Fig.2 shows a block diagram illustrating the structure of a first embodiment of a supply device according to the invention;
- Fig.3 shows a timing diagram illustrating the operation of the supply device shown in this figure 2; and
- Fig.4 shows a block diagram illustrating the structure of a second embodiment of a supply device according to the invention;
It is recognized in Figure 1, a device of the prior art, for supplying a three-phase electric motor whose windings are connected in a star and which is designated by the general reference 1 in this figure.
L'alimentation de ce moteur électrique est assurée à partir d'une source de tension continue E désignée par la référence générale 2, dont les bornes positive et négative sont reliées aux points extrêmes d'un onduleur triphasé, désigné par la référence générale 3, d'alimentation du moteur. This electric motor is supplied from a DC voltage source E designated by the general reference 2, the positive and negative terminals of which are connected to the extreme points of a three-phase inverter, designated by the general reference 3, power supply.
Cet onduleur triphasé comporte trois branches désignées par les références générales 4,5 et 6, munies chacune de deux organes commutateurs à semi-conducteur désignés par les références T1,T3, T5 et T4,T6,T2 respectivement, dont les points milieux sont raccordés aux phases d'alimentation du moteur. This three-phase inverter has three branches designated by the general references 4,5 and 6, each provided with two semiconductor switching members designated by the references T1, T3, T5 and T4, T6, T2 respectively, the midpoints of which are connected the motor supply phases.
Une diode de roue libre est connectée en parallèle aux bornes de chaque organe commutateur à semiconducteur. A freewheeling diode is connected in parallel across the terminals of each semiconductor switch member.
Le fonctionnement de ces différents organes commutateurs à semi-conducteur est contrôlé de manière classique par une unité de commande permettant de piloter à l'ouverture et à la fermeture ces différents organes pour assurer l'alimentation de ce moteur. The operation of these various semiconductor switching members is conventionally controlled by a control unit making it possible to control the opening and closing of these various members to supply power to this motor.
On conçoit cependant comme cela a été expliqué précédemment, que cette structure ne permet de contrôler que la tension d'alimentation entre phases du moteur à partir de la source de tension continue, ce qui pose des problèmes de dimensionnement du moteur et de l'onduleur. However, as has been explained above, it can be understood that this structure only allows the supply voltage between phases of the motor to be controlled from the DC voltage source, which poses problems in dimensioning the motor and the inverter. .
On a représenté sur la figure 2, un schéma synoptique d'un dispositif d'alimentation selon l'invention. FIG. 2 shows a block diagram of a supply device according to the invention.
Ce dispositif est toujours adapté pour alimenter un moteur électrique triphasé dont les enroulements sont connectés en étoile et qui est désigné par la référence générale 7 sur cette figure, à partir d'une source de tension continue E déterminée, désignée par la référence générale 8. This device is always suitable for supplying a three-phase electric motor whose windings are connected in a star and which is designated by the general reference 7 in this figure, from a determined DC voltage source E, designated by the general reference 8.
Dans le dispositif d'alimentation selon l'invention, une première borne de la source de tension 8 est raccordée au point milieu de raccordement d'extrémités des enroulements du moteur. In the supply device according to the invention, a first terminal of the voltage source 8 is connected to the midpoint of connection of the ends of the motor windings.
Les enroulements du moteur sont désignés par les références 9,10 et 11 respectivement, tandis que le point milieu de raccordement des extrémités correspondantes de ceux-ci, est désigné par la référence 12. The motor windings are designated by the references 9, 10 and 11 respectively, while the midpoint of connection of the corresponding ends thereof, is designated by the reference 12.
Les autres extrémités de ces enroulements 9,10 et 11 sont raccordées à des premières bornes d'organes commutateurs à semi-conducteur commandables respectifs, désignés par les références T4,T6, T2 respectivement sur cette figure, dont des secondes bornes sont reliées à la seconde borne de la source d'alimentation 8. The other ends of these windings 9, 10 and 11 are connected to first terminals of respective controllable semiconductor switching elements, designated by the references T4, T6, T2 respectively in this figure, of which second terminals are connected to the second terminal of the power source 8.
Une diode de roue libre est également connectée en parallèle aux bornes de chacun de ces organes commutateurs à semi-conducteur T4, T6, T2. A freewheeling diode is also connected in parallel to the terminals of each of these semiconductor switching members T4, T6, T2.
Ces organes commutateurs à semi-conducteur sont également constitués par des organes commandables à l'ouverture et à la fermeture par une unité de commande de façon classique, c'est à dire de façon décalée dans le temps. These semiconductor switching members are also constituted by members which can be opened and closed by a control unit in a conventional manner, that is to say in a time-shifted manner.
On conçoit alors que cette structure permet de piloter l'alimentation de chaque enroulement du moteur à partir de la source de tension. It can therefore be seen that this structure makes it possible to control the supply of each winding of the motor from the voltage source.
De plus, ce dispositif comporte des moyens de roue libre désignés par la référence générale 13 sur cette figure, et adaptés pour absorber l'énergie stockée dans les enroulements 9,10,11 du moteur, lors de l'ouverture des organes commutateurs. In addition, this device comprises freewheeling means designated by the general reference 13 in this figure, and adapted to absorb the energy stored in the windings 9, 10, 11 of the motor, during the opening of the switching members.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure 2, ces moyens de roue libre comprennent également trois organes commutateurs à semi-conducteur commandables, respectivement T1, T3, T5, dont des premières bornes sont raccordées respectivement aux premières bornes des organes commutateurs à semi-conducteur T4,T6,
T2 correspondants et dont des secondes bornes sont raccordées entre elles et à une première borne de moyens de stockage d'énergie désignés par la référence générale 14 sur cette figure.In the embodiment shown in this FIG. 2, these freewheeling means also comprise three controllable semiconductor switching members, respectively T1, T3, T5, the first terminals of which are connected respectively to the first terminals of the semi switching members -conductor T4, T6,
T2 corresponding and of which second terminals are connected to each other and to a first terminal of energy storage means designated by the general reference 14 in this figure.
La seconde borne de ces moyens de stockage d'énergie 14 est raccordée à la seconde borne de la source de tension 8. The second terminal of these energy storage means 14 is connected to the second terminal of the voltage source 8.
Avantageusement, ces moyens de stockage d'énergie 14 comprennent au moins un condensateur et des diodes de roue libre sont également connectées en parallèle aux bornes des organes commutateurs à semi-conducteur T1,T3, T5. Advantageously, these energy storage means 14 comprise at least one capacitor and freewheeling diodes are also connected in parallel to the terminals of the semiconductor switching members T1, T3, T5.
Comme cela est illustré sur la figure 3, on conçoit que ce dispositif permet, par un déclenchement opposé des organes commutateurs à semi-conducteur associés aux mêmes enroulements du moteur, de contrôler l'alimentation de chaque enroulement du moteur en appliquant sur celui-ci, des créneaux de tension positif et négatif E, -E d'amplitude correspondant à l'amplitude de la tension de la source, dans le cas où les temps d'ouverture et de fermeture de ces organes commutateurs à semi-conducteur sont équilibrés. As illustrated in FIG. 3, it can be seen that this device makes it possible, by opposite triggering of the semiconductor switching members associated with the same windings of the motor, to control the supply of each winding of the motor by applying to it , positive and negative voltage slots E, -E of amplitude corresponding to the amplitude of the source voltage, in the case where the opening and closing times of these semiconductor switching members are balanced.
Ainsi par exemple, si l'on prend le cas de la branche comprenant les organes commutateurs T1 et T4, lorsque l'organe commutateur à semi-conducteur T4 est commandé à la fermeture, une tension -E est appliquée à l'enroulement 9 du moteur. Thus for example, if we take the case of the branch comprising the switching members T1 and T4, when the semiconductor switching member T4 is commanded to close, a voltage -E is applied to the winding 9 of the engine.
Après ouverture de cet organe T4 et lors de la fermeture de l'organe commutateur à semi-conducteur T1, une tension V-E est appliquée au même enroulement 9 du moteur. La valeur moyenne de cette tension ul moy. doit théoriquement être nulle et la tension V aux bornes du condensateur de stockage d'énergie 14 s'établit donc à 2E. After opening of this member T4 and upon closing of the semiconductor switching member T1, a voltage V-E is applied to the same winding 9 of the motor. The average value of this voltage ul avg. theoretically must be zero and the voltage V across the terminals of the energy storage capacitor 14 therefore becomes 2E.
I1 va de soi bien entendu que dans le cas où ces temps d'ouverture et de fermeture opposées de ces organes commutateurs ne sont pas équilibrés, d'autres valeurs de tension peuvent être obtenues. It goes without saying of course that in the case where these opposite opening and closing times of these switching members are not balanced, other voltage values can be obtained.
Avantageusement, les enroulements du moteur peuvent comporter des enroulements connectés en Zig-zag et les organes commutateurs à semi-conducteur commandables peuvent comporter des transistors de type MOSFET par exemple. Advantageously, the windings of the motor can comprise windings connected in Zig-zag and the controllable semiconductor switching members can comprise transistors of the MOSFET type for example.
I1 va de soi également que de manière classique, et ainsi que cela est illustré sur la figure 3, l'unité de commande peut être adaptee pour piloter les organes commutateurs à semi-conducteur en pleine onde, c'est à dire pour appliquer des créneaux de tension pleins aux enroulements du moteur. I1 also goes without saying that conventionally, and as illustrated in FIG. 3, the control unit can be adapted to control the semiconductor switching members in full wave, ie to apply full voltage slots at the motor windings.
Cependant, cette unité de commande peut également être adaptée pour piloter les organes commutateurs à semi-conducteur en modulation de largeur d'impulsions, pour appliquer des créneaux de tension modulée en largeur aux enroulements du moteur. However, this control unit can also be adapted to drive the semiconductor switching members in pulse width modulation, to apply width-modulated voltage slots to the motor windings.
Ceci permet par exemple de faire varier l'amplitude du fondamental de tension appliqué sur chaque enroulement du moteur. This allows for example to vary the amplitude of the voltage fundamental applied to each winding of the motor.
De telles commandes d'organes commutateurs à semi-conducteur étant bien connues dans l'état de la technique, on ne les décrira pas plus en détail. Since such commands of semiconductor switching elements are well known in the state of the art, they will not be described in more detail.
On a représenté sur la figure 4, une variante de réalisation de ce dispositif d'alimentation dans laquelle des numéros de référence identiques désignent des éléments identiques ou analogues. FIG. 4 shows an alternative embodiment of this supply device in which identical reference numbers designate identical or similar elements.
On reconnaît en effet sur cette figure 4, la source de tension continue 8, le moteur triphasé 7, les enroulements 9,10 et 11 de celui-ci et le point milieu de raccordement 12 des extrémités correspondantes de ces enroulements. We recognize in this figure 4, the DC voltage source 8, the three-phase motor 7, the windings 9, 10 and 11 thereof and the connection point 12 of the corresponding ends of these windings.
On reconnaît également sur cette figure 4, les organes commutateurs à semi-conducteur commandables T4,
T6, T2 , de même que le condensateur de stockage d'énergie 14
Des moyens de roue libre désignés par la référence générale 15 sur cette figure 4, sont également connectés aux bornes de ces organes commutateurs à semiconducteur commandables.We also recognize in this FIG. 4, the controllable semiconductor switching members T4,
T6, T2, as well as the energy storage capacitor 14
Freewheeling means designated by the general reference 15 in this FIG. 4 are also connected to the terminals of these controllable semiconductor switching members.
Cependant, alors que dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, ces moyens de roue libre étaient constitués par des organes commutateurs à semiconducteur commandables, aux bornes desquels étaient connectées des diodes de roue libre, dans l'exemple de réalisation représenté sur cette figure 4, ces moyens de roue libre comprennent des diodes connectées entre les premières bornes des organes commutateurs à semi-conducteur commandables T4,T6,T2 correspondants et la première borne du condensateur de stockage d'energie 14, ces diodes étant désignées par les références D1, D2 et D3 respectivement. However, while in the embodiment shown in FIG. 2, these freewheeling means were constituted by controllable semiconductor switching members, at the terminals of which freewheeling diodes were connected, in the embodiment shown in this FIG. 4, these freewheeling means comprise diodes connected between the first terminals of the corresponding controllable semiconductor switching members T4, T6, T2 and the first terminal of the energy storage capacitor 14, these diodes being designated by the references D1, D2 and D3 respectively.
De plus, la première borne du condensateur de stockage d'énergie 14 est raccordée à un circuit de décharge et par exemple au point milieu 12 de raccordement des extrémités des enroulements du moteur, à travers une charge désignée par la référence générale 16 et comprenant par exemple une résistance, permettant de décharger le condensateur de stockage d'énergie. In addition, the first terminal of the energy storage capacitor 14 is connected to a discharge circuit and for example to the midpoint 12 of connection of the ends of the motor windings, through a load designated by the general reference 16 and comprising by example a resistor, allowing to discharge the energy storage capacitor.
I1 va de soi que cette charge peut être raccordée à d'autres endroits du dispositif pour assurer la décharge du condensateur. It goes without saying that this charge can be connected to other places in the device to ensure the discharge of the capacitor.
On conçoit que de telles structures permettent donc d'assurer l'alimentation des enroulements du moteur à partir de la source de tension, alors que dans l'état de la technique, cette alimentation était assurée entre phases du moteur, ce qui permet de réduire le courant consommé par le moteur et donc le dimensionnement du reste du dispositif d'alimentation. It is understood that such structures therefore make it possible to supply the motor windings with power from the voltage source, whereas in the prior art, this supply was ensured between motor phases, which makes it possible to reduce the current consumed by the motor and therefore the dimensioning of the rest of the supply device.
Ceci se traduit alors notamment par une réduction importante des pertes occasionnées dans ce dispositif et en particulier dans les organes commutateurs à semiconducteur. This then results in particular in a significant reduction in the losses caused in this device and in particular in the semiconductor switching members.
De plus, la structure de ce dispositif étant relativement simple, son coût de fabrication est également réduit. In addition, the structure of this device being relatively simple, its manufacturing cost is also reduced.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9502719A FR2731566A1 (en) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Device for supplying three=phase electric motor from direct current source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9502719A FR2731566A1 (en) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Device for supplying three=phase electric motor from direct current source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2731566A1 true FR2731566A1 (en) | 1996-09-13 |
Family
ID=9476870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9502719A Pending FR2731566A1 (en) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | Device for supplying three=phase electric motor from direct current source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2731566A1 (en) |
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1995
- 1995-03-08 FR FR9502719A patent/FR2731566A1/en active Pending
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