FR2772211A1 - Dispositif de commande de la phase d'un moteur - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte aux moteurs électriques.Pour atténuer la production d'harmoniques de courant, on supprime le voisinage du pic de l'onde de courant. Pour cela, dans chaque demi-période de l'alimentation (10), dans le voisinage du pic, on bloque le IGBT correspondant (IGBT1 ou IGBT2) intercalé en série au moyen d'un circuit d'attaque (110) qui comprend, par exemple, une photodiode.Principale application = aspirateurs.
Description
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte à un moteur et, plus particulièrement à un dispositif de commande de la phase d'un moteur, destiné à atténuer efficacement une harmonique de courant engendrée au cours de la commande de la phase d'un moteur utilisé pour un aspirateur
ou analogue.
DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Un circuit de moteur inclus dans un aspirateur classique de la construction habituelle est représenté sur la Figure 1, sur laquelle un moteur 30 est alimenté par une alimentation électrique alternative AC ayant une fréquence du secteur et fournie par une source d'alimentation 10, et une roue qui tourne en coopération avec le moteur 30 sert à y faire circuler à force de l'air intérieur pour engendrer une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'aspirateur, et les substances polluantes telles que les poussières et analogues sont aspirées par le flux d'air engendré par ce moyen pour effectuer le nettoyage. Les formes d'onde de la tension (V) et du courant (I) de l'alimentation électrique alternative délivrée par le secteur appliquée au moteur 40 par une source d'alimentation électrique 10
sont représentées sur la Figure 2.
D'un autre côté, une tension sinusdfdale fournie en provenance de la source d'alimentation 10 par un triac 40 déclenché de façon contrôlée par un signal de gâchette est commandée en phase et convertie en une tension non sinusdidale qu'il s'agit d'appliquer au moteur 30. A ce moment, l'harmonique de courant est surtout engendrée dans le voisinage d'un pic (par exemple 90 + 10 ) de l'alimentation alternative du secteur pendant la commande de la phase. Toutefois, l'harmonique de courant augmentée engendre une obstruction opérationnelle sur un condensateur de puissance, disjoncteur ou analogue et se traduit par la destruction d'un transformateur
ou analogue.
Comme solution pour prévenir les problèmes résultant de l'harmonique de courant, la Commission Electrotechnique Internationale IEC a réglementé l'utilisation de l'harmonique de courant, en association avec divers institutions d'essai dans le monde entier. Selon la réglementation établie par la IEC, l'harmonique de courant qui pose des problèmes parmi différentes harmoniques de courant engendrées par un aspirateur lorsque la phase est commandée dans le voisinage d'un pic (par exemple 90 + 10 ) de l'alimentation alternative délivrée par le secteur est une harmonique d'onde de rang impair, telle que la troisième harmonique du courant. Différentes études sont en cours pour atténuer la troisième harmonique de courant
dans le domaine des aspirateurs.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention est décrite pour résoudre les problèmes précités et un but de l'invention consiste à réaliser un dispositif de commande de la phase d'un moteur par lequel l'harmonique de courant
engendrée par un moteur soit efficacement atténuée.
Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de commande de la phase d'un moteur pour la commande de la phase d'une tension sinusoidale d'une alimentation alternative délivrée par le secteur et pour la convertir en une tension non sinusoidale pour régler la vitesse de rotation, le dispositif comprenant: un contrôleur destiné à engendrer un signal de commande de découpage pour la commande de la phase d'une alimentation alternative délivrée par le secteur appliquée au moteur pendant le domaine qui reste après la suppression du voisinage d'un pic de l'alimentation alternative du secteur qui est appliquée au moteur; et des moyens de découpage destinés à découper l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur par le signal de commande de découpage du contrôleur pendant que l'alimentation alternative du secteur est appliquée au moteur, en commandant par ce moyen la phase de
l'alimentation alternative du secteur.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif de commande de la phase d'un moteur pour la commande de la phase d'une tension sinusdioïdale délivrée par un secteur et pour la convertir en une tension non sinusdioïdale pour régler la vitesse de rotation de ce moteur, le dispositif comprenant: un contrôleur destiné à engendrer un signal de commande de découpage pour la commande de la phase de l'alimentation appliquée au moteur pendant une période de temps prédéterminée qui précède le moment o l'alimentation alternative délivrée par le secteur atteint un pic en partant d'un signal de passage par zéro de l'alimentation alternative du secteur afin d'atténuer l'harmonique de courant engendrée par le moteur; et des moyens de découpage destinés à découper l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur par le signal de commande de découpage du contrôleur pendant que l'alimentation alternative du secteur est appliquée au moteur, en commandant ainsi la phase de l'alimentation alternative du secteur. Les dispositifs conformes à l'un et l'autre des deux aspects de l'invention sont avantageusement complétés par les caractéristiques suivantes: - les moyens de découpage comprennent: des premiers moyens de découpage destinés à découper une alimentation d'attaque en fonction d'une sortie de signal de commande de découpage issue du contrôleur; et des deuxièmes moyens de découpage destinés à commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur en fonction d'une alimentation d'attaque découpé à travers les premiers moyens de découpage et appliquée par ceux- ci; - les premiers moyens de découpage sont un phototransistor; - les deuxièmes moyens de découpage (120), qui comprennent un premier IGBT, un deuxième IGBT, une première diode et une deuxième diode, commandent une phase de l'alimentation alternative du secteur en fonction d'une alimentation d'attaque appliquée à travers les premiers moyens de découpage lorsque l'alimentation alternative du secteur est
appliquée au moteur.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Pour mieux faire comprendre la nature et les buts de l'invention,
on se reportera à la description détaillée qui va suivre, considérée en regard
des dessins annexés sur lesquels: la Figure i est un diagramme schématique destiné à illustrer un circuit d'alimentation de moteur inclus dans un aspirateur classique; les Figures 2 et 3 sont des diagrammes schématiques destinés à illustrer l'harmonique de courant engendrée lorsqu'un moteur classique est alimenté; la Figure 4 est un schéma de circuit d'un dispositif de commande de phase inclus dans un moteur selon une première forme de réalisation de la présente invention; la Figure 5 est un diagramme de formes d'onde destiné à illustrer un processus opérationnel pour commander la phase d'un moteur selon la première forme de réalisation de la présente invention; et la Figure 6 est un diagramme de formes d'onde destiné à illustrer un processus opérationnel pour commander la phase d'un moteur selon une
deuxième forme de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Maintenant, on va décrire en détail des formes préférées de
réalisation de la présente invention en regard des dessins annexes.
La Figure 4 est un schéma de circuit d'un dispositif de commande de la phase d'un moteur selon la première forme de réalisation de la présente invention, sur laquelle le dispositif comprend un contrôleur 100 destiné à engendrer un signal de commande de découpage pour commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 pendant un domaine qui reste après la suppression du voisinage du pic de l'alimentation alternative du secteur par un signal de passage par zéro, et des moyens de découpage destinés à commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 par le fait qu'elle est découpée par un signal de commande d'interruption engendré
par le contrôleur 100.
Les moyens de découpage comprennent un phototransistor 110 destiné à être interrompu par une sortie de signal de commande de découpage issu du contrôleur 100 pour découper ensuite une alimentation d'attaque, et un circuit d'attaque à IGBT (transistor bipolaire à gâchette isolée) 120 destiné à découper l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 en fonction de l'alimentation d'attaque alimentée à travers le phototransistor 110 pour commander de cette façon la phase de
l'alimentation alternative du secteur.
Ici, le circuit d'attaque à IGBT 120 comprend un premier IGBT 122, un deuxième IGBT 124, une première diode D1 et une deuxième diode D2. Un triac ne peut pas effectuer une coupure pendant qu'un courant est appliqué au moteur 30 en provenance de la source d'alimentation 10, de sorte qu'on a besoin d'un élément de découpage spécial pour commander la phase d'une alimentation alternative du secteur pendant qu'un courant est appliqué au moteur 30 en provenance de la source d'alimentation 10 comme dans la présente invention. Dans la présente invention, on utilise un
élément à IGBT dans le but ci-dessus.
Maintenant, on décrira en détail, en regard des Figures 4 et 5, le processus opérationnel d'un dispositif de commande de la phase d'un moteur selon la présente invention qui est construit de cette façon. Tout d'abord, l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 est représentée sur la Figure SA. Ici, pendant une commande de la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30, le contrôleur 100 engendre un signal de découpage pour commander la phase de l'alimentation alternative du secteur, appliquée au moteur 30 pendant une période qui reste après la suppression du voisinage d'un pic de l'alimentation alternative du secteur qui est appliquée par la source d'alimentation 10 en fonction d'un signal de passage par zéro (ZCS sur la Figure 5B) engendré sur la base du passage par zéro de l'alimentation
alternative du secteur représentée sur la Figure 5A.
En d'autres termes, le contrôleur 100 engendre un signal de commande de découpage pour commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 en provenance de la source d'alimentation 10 pendant une période qui reste après la suppression de l'intervalle 90 + 10 , 270 + 10 , 450 + 10 , 630 + 10 ,... afin de prévenir la production d'une harmonique de courant dans le voisinage d'un pic de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 par la source
comme représenté sur la Figure 5C.
Le phototransistor 110 est bloqué et débloqué répétitivement par le signal de commande de découpage engendré par le contrôleur 100, sous l'action duquel une alimentation d'attaque appliquée au circuit d'attaque à IGBT 120 est découpé, et la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée par la source d'alimentation 10 à travers le circuit d'attaque à IGBT 120 est commandée comme représenté sur la Figure 5D pour être
ensuite appliquée au moteur 30.
Plus précisément, dans le cas o l'alimentation alternative du secteur de la source d'alimentation 10 est appliquée au moteur 30 dans la direction C1, il se forme un circuit fermé à travers le premier IGBT 122 et la deuxième diode D2 pour alimenter le moteur 30. A ce moment, le premier IGBT 122 est bloqué-débloqué par une alimentation d'attaque appliquée par la photodiode 110, en fonction d'un signal de commande de découpage, comme représenté sur la Figure 5C, de sorte que la phase de l'alimentation alternative du secteur qui est appliquée au moteur 30 en provenance de la
source 10 est commandée comme représenté sur la Figure 5D.
En outre, dans le cas o l'alimentation alternative du secteur appliquée par la source d'alimentation 10 est appliquée au moteur 30 dans la direction C2, il se forme un circuit fermé à travers le deuxième IGBT 124 et la première diode Dl pour alimenter ainsi le moteur 30, et le deuxième IGBT 124 est bloqué-débloqué par un signal de commande de découpage engendré par le contrôleur 100 comme représenté sur la Figure 5C, en fonction d'une alimentation d'attaque appliquée à travers la photodiode 110, de sorte que la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 en provenance de la source d'alimentation 10 est commandée
comme représenté sur la Figure 5D.
Le processus opérationnel selon la deuxième forme de réalisation
sera décrit plus en détail en regard de la Figure 6.
Tout d'abord, I'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 est représentée sur la Figure 6A. Pendant une commande de la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30, le contrôleur 100 engendre un signal de commande de découpage pour commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur 30 pendant une période de temps prédéterminée en fonction d'un signal de passage par zéro (ZCS, sur la Figure 6B) engendré par le passage par zéro de l'alimentation alternative du secteur représentée sur la
Figure 6A.
En d'autres termes, le contrôleur 100 engendre un signal de commande de découpage pour commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée par la source 10 au moteur 30 pendant une
période de temps prédéterminée (T) telle que 0 - 80 , 180 - 260 , 360 -
440 , 540 -620 ,... afin de prévenir la production d'une harmonique de courant dans le voisinage d'un pic de l'alimentation alternative du secteur appliquée par la source 10 au moteur 30 comme représenté sur la
Figure 6C.
Le phototransistor 110 est bloqué-débloqué répétitivement par le signal de commande de découpage engendré par le contrôleur 110 et, en conséquence, une alimentation d'attaque appliquée au circuit d'attaque à IGBT 120 est découpé et la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée en provenance de la source d'alimentation 10 à travers le circuit d'attaque à IGBT 120 est commandée comme représenté sur la Figure 6D
pour être ensuite envoyé au moteur 30.
Plus précisément, dans le cas o l'alimentation alternative du secteur fournie par la source d'alimentation 10 est appliquée au moteur 30 dans la direction C1, il se forme un circuit fermé à travers le premier IGBT 122 et la deuxième diode D2 pour alimenter le moteur 30. A ce moment, le premier IGBT 122 est bloqué-débloqué par l'alimentation d'attaque appliquée à travers la photodiode 110, en fonction d'un signal de commande de découpage engendré par le contrôleur 110, comme représenté sur la Figure 6C, de sorte que la phase de l'alimentation alternative du secteur qui est appliquée au moteur 30 en provenance de la
source 10 est commandée comme représenté sur la Figure 6D.
En outre, dans le cas o l'alimentation alternative du secteur appliquée par la source d'alimentation 10 est appliquée au moteur 30 dans la direction C2, il se forme un circuit fermé à travers le deuxième IGBT 124 et la première diode Dl pour alimenter ainsi le moteur 30, et le deuxième IGBT 124 est bloqué-débloqué par l'alimentation d'attaque appliquée à travers la photodiode 110 en fonction du signal de commande de découpage engendré par le contrôleur 100 comme représenté sur la Figure 6C, et la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur en provenance de la source d'alimentation 10 est commandée comme
représenté sur la Figure 6D.
En d'autres termes, il y un avantage dans la deuxième forme de réalisation de la présente invention, qui consiste en ce qu'une opération de découpage est exécutée pour effectuer une commande de la phase pendant une période prédéterminée de temps qui précède le moment o l'alimentation alternative du secteur atteint un pic en partant du signal de passage par zéro de l'alimentation alternative du secteur, en atténuant ainsi
l'harmonique de courant.
Ainsi que ceci ressort de ce qui précède, un avantage du dispositif de commande de la phase d'un moteur selon la présente invention consiste en ce qu'une alimentation d'attaque est découpée et appliquée à un circuit d'attaque à IGBT à travers un phototransistor par un signal de commande de découpage engendré par le contrôleur et, ensuite, une commande de la phase est exécutée dans le domaine qui reste après la suppression d'une portion de pic de l'alimentation alternative du secteur
pendant l'alimentation du moteur, de sorte qu'une harmonique de courant engendrée pendant une commande de découpage est atténuée pour prévenir à l'avance un problème de fonctionnement d'un système5 d'alimentation et obtenir la sortie maximale du moteur.
Un autre avantage consiste en ce que l'atténuation de l'harmonique de courant se conforme au règlement de la IEC et qu'elle
améliore aussi les chiffres de ventes du produit.
Claims (8)
1. Dispositif de commande de la phase d'un moteur (30) pour la commande de la phase d'une tension sinusoidale d'une alimentation alternative d'un secteur et pour la convertir en une tension non sinusoïdale pour régler la vitesse de rotation, le dispositif comprenant: un contrôleur (100) destiné à engendrer un signal de commande de découpage pour la commande de la phase d'une alimentation alternative du secteur appliquée à un moteur (30) pendant le domaine qui reste après la suppression du voisinage d'un pic de l'alimentation alternative du secteur qui est appliquée au moteur (30); et des moyens de découpage (110, 120) destinés à découper l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur (30) par le signal de commande de découpage du contrôleur (100) pendant que l'alimentation alternative du secteur est appliquée au moteur (30), en commandant par ce
moyen la phase de l'alimentation alternative du secteur.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de découpage comprennent: des premiers moyens de découpage (110) destinés à découper une alimentation d'attaque en fonction d'une sortie de signal de commande de découpage issue du contrôleur (100); et des deuxièmes moyens de découpage (120) destinés à commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur (30) en fonction d'une alimentation d'attaque découpée à travers les
premiers moyens de découpage (110) et appliquée par ceux-ci.
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les premiers
moyens de découpage sont un phototransistor (110).
4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les deuxièmes moyens de découpage (120), qui comprennent un premier IGBT (122), un deuxième IGBT (124), une première diode (D1) et une deuxième diode (D2), commandent une phase de l'alimentation alternative du secteur en fonction d'une alimentation d'attaque appliquée à travers les premiers moyens de découpage (110) lorsque l'alimentation alternative du secteur
est appliquée au moteur (30).
5. Dispositif de commande de la phase d'un moteur (30) pour la commande de la phase d'une tension sinusoidale d'une alimentation alternative d'un secteur et pour la convertir en une tension non sinusoïdale pour régler la vitesse de rotation, le dispositif comprenant: un contrôleur (100) destiné à engendrer un signal de commande de découpage pour la commande de la phase d'une alimentation alternative du secteur appliquée au moteur (30) pendant une période de temps prédéterminée qui précède le moment o l'alimentation alternative du secteur atteint un pic en partant d'un signal de passage par zéro (ZCS) de l'alimentation alternative du secteur pour atténuer l'harmonique de courant engendrée par le moteur (30); et des moyens de découpage (110, 120) destinés à découper l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur (30) par le signal de commande de découpage du contrôleur (100) pendant que l'alimentation alternative du secteur est appliquée au moteur (30), en commandant par ce
moyen la phase de l'alimentation alternative du secteur.
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de découpage comprennent: des premiers moyens de découpage (110) destinés à découper une alimentation d'attaque en fonction d'une sortie de signal de commande de découpage issue du contrôleur (100); et des deuxièmes moyens de découpage (120) destinés à commander la phase de l'alimentation alternative du secteur appliquée au moteur (30) en fonction d'une alimentation d'attaque découpé à travers les
premiers moyens de découpage et appliquée par ceux-ci.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les premiers
moyens de découpage (110) sont un phototransistor (110).
8. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les deuxièmes moyens de découpage (120), qui comprennent un premier IGBT (122), un deuxième IGBT (124), une première diode (D1) et une deuxième diode (D2), commandent une phase de l'alimentation alternative du secteur en fonction d'une alimentation d'attaque appliquée à travers les premiers moyens de découpage (110) lorsque l'alimentation alternative du secteur
est appliquée au moteur (30).
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