FR2839399A1 - Procede et dispositif de simulation ou d'emulation d'une machine dynamo-electrique a reluctance variable - Google Patents
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Abstract
Le dispositif comprend a) une source d'énergie électrique (1), b) un convertisseur (2) d'énergie électrique alimenté par la source (1) pour produire des tensions d'alimentation (Vphase) d'une machine dynamo-étectrique à réluctance variable, c) des moyens de modélisation (3) d'une telle machine, alimentés par le convertisseur (2) et, d) des moyens de foumiture de consignes de commande du convertisseur (2) et de l'un desdits moyens de modélisation (3) et de ladite source (1), lesdits moyens de fourniture comprenant des tables (5) cartographiées en fonction du point de fonctionnement (N, C) de la machine.
Description
comprend uniquement l'ajustement de la tension de phase (V) du moteur.
La presente invention est relative a un procede et a un dispositif de
simulation ou d'emulation d'une machine dynamo-electrique a reluctance variable.
Les machines motrices, ou generatrices d'electricite, de ce type comprennent un stator multipolaire bobine et un rotor a poles saillants. Wiles vent couramment associees a un convertisseur statique polyphase, la commande etant du type "MLI",
a modulation de largeur d'impulsion.
Ces machines presentent un fort rapport de defluxage et une grande robustesse. Une telle machine peut etre embarquee dans un vehicule automobile, par exemple en tent que moteur de traction ou en tent que demarreur ou alterno demarreur. Dans un tel contexte, ces machines vent incorporees a des systemes d'execution de diverges prestations: motorisation, suspension, confort de l'habitacle, etc.. Le developpement de systemes comprenant des machines a inductance variable impliquent des essais au bane et ia disponibilite d'une gamme de teiles machines pouvant etre utilisees i'une apres l'autre dans ces essais, qui vent alors tres coGteux du fait du cout eleve en achat et en entretien d'un tel ensemble de machines. La presente invention a precisement pour but de fournir un procede, et de realiser un dispositif, de simulation ou d'emulation d'une machine dynamo-electrique a reluctance variable con,cu pour se substituer a une gamme de machines reelles
dans le cadre des essais precites, ceci de maniere a reduire le coGt de ces essais.
On atteint ce but de ['invention ainsi que d'autres qui appara^'tront a la lecture
de la description qui va suivre, avec un dispositif de simulation ou d'emulation d'une
machine dynamo-electrique a reluctance variable, comprenant a) une source d'energie electrique, b) un convertisseur d'energie electrique alimente par ladite source pour produire des tensions d'alimentation d'une machine dynamo-electrique a reluctance variable, c) des moyens de modelisation d'une telle machine, alimentes par ledit convertisseur et, d) des moyens de fourniture de consignee de commande du convertisseur et de l' un desdits moyens de model isation et de lad ite source, lesdits moyens de foumiture comprenant des tables cartographiees en fonction du
point de fonctionnement de ladite machine.
Du fait que le logiciel de simulation, ou le materiel d'emulation, modelisant les machines de la gamme evoquee ci-dessus vent de cout de realisation tres inferieurs au prix d'achat et au cout d' entretien d' une ga mme de machi nes reeiles, on red u it le
coGt des essais evoques ci-dessus.
Suivant d'autres caracteristiques, optionnelles, de la presente invention: - les moyens de modelisation comprennent un modele d'une source de courant, - les moyens de modelisation comprennent un modele d'une source de tension placee en serie avec une inductance fixe, - lesdites tables cartographiees vent etablies par identification d'une variation de courant dans led it modele a la variation correspondante du courant dans un modele de reference de iadite machine, - I'acquisition des donnees necessaires a ltetablissement desdites tables et I'utilisation de ces tables stoperent par simulation logicielle, - I'acquisition de donnees necessaires a lietablissement desdites tables et l'utilisation de ces tables s'operent par simulation ou emulation, - le dispositif comprend en outre des moyens de fourniture d'une consigne
de tension a ladite source.
L'invention fournit aussi un procede de simulation ou d'emulation d'une machine dynamo-electrique a reluctance variable, remarquable en ce que: a) on etablit un modele de ladite machine, depourvu d'inductance variable, et b) on tire des consignee de commande audit modele de tables cartographiees en fonction du point de fonctionnement de la machine, ces tables etant etablies soit en identifiant une variation de courant dans une phase audit modele a la variation correspondante dans u n mode le de reference de ladite machine, soit en identifiant le courant dans une phase audit modele au courant audit
modele de reference.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention apparatront
a la lecture de la description qui va suivre et a l'examen du dessin annexe dans
lequel: - les figures 1 a 3 vent des representations schematiques de trots modeles electriques possibles d'une machine dynamo-electrique a inductance variable, et - les figures 4 et 5 sont, respectivement, des diagrammes fonctionnels de
premier et deuxieme modes de realisation du dispositif suivant la
presente invention.
On a represente a la figure 1 du dessin annexe un modele de reference de chacune des phases d'une machine a reluctance variable, dans lesquelles circule un courant Iphase quand la phase est alimentee sous la tension Vphase Le modeie comprend une inductance variable ou "incrementale" Linc, disposee en serie avec un generateur d'une force electromotrice FEM, la presence d'une inductance
variable resultant evidemment de la reluctance variable d'une telle machine.
Une telle inductance variable est difficile a simuler ou a emuler. En effet, si la simulation logicielle d'une telle inductance est possible, elle est tres lourde en temps
de calcul, du fait qu'elle procede par la methode des elements finis.
Si l'on opte pour ['emulation, materielie, d'une telle inductance, il faut alors utiliser une self statique, dont le comportement est different de celui de la self "dynamique", d'une machine a reluctance variable en fonctionnement, qui peut
varier rapidement, a une vitesse que ne peut suivre une self statique.
Suivant une caracteristique de la presente invention, on surmonte cette difficulte en utilisant un modele depourvu d'inductance variable ou incrementale (tel que represente a la figure 2 ou a la figure 3 par exemple), mais force de se
comporter comme la machine reelle, telle que modelisee a la figure 1.
Le modele de la figure 2 comprend seolement une source de courant SC commandee par des moyens de fourniture d'une consigne de courant de maniere a faire circuler un courant Iphase, alors que le modele de la figure 3 comprend une source de tension ST disposee en serie avec une inductance L de valeur fixe, et non variable, cette source de tension etant elle-meme commandee par des moyens de fourniture d'une consigne de tension, ces moyens de fourniture de consigne, de
courant ou de tension, etant decrits dans la suite de la presente description.
On a represente a la figure 4 du dessin annexe un premier mode de realisation d'un dispositif suivant la presente invention, permettant de simuler ou d'emuler une machine a reluctance variable alimentee, comme dans la realite, par une source d'energie electrique 1, a travers un convertisseur 2. Dans un vehicule automobile, par exemple, la source d'energie est constituee par une batterie d'accumulateurs. Le convertisseur est du type statique a semi-conducteurs, permettant de former classiquement, dans le cas d'une machine triphasee par exemple, trots tensions de phase Vphase en creneaux, convenablement dephasees les unes par rapport aux autres, a partir de la tension continue delivree par la batterie. L'energie electrique delivree a la machine peut etre modulee par la commande de la largeur des creneaux de tension, commande bien connue sous le nom de commande MLI (modulation de largeur d'impulsion) ou PWM, selon le sigle
anglais correspondent.
Le dispositif comprend encore des moyens 3, logiciels ou materiels, de modelisation d'une machine a reluctance variable, alimentes par les tensions delivrees par le convertisseur 2, ou par des signaux representatifs de ces tensions, et des moyens 4 de fourniture de consignee de commande desdits moyens 3 et
audit convertisseur 2.
Suivant une caracteristique de ia presente invention, ces moyens de fourniture 4 vent constitues par des tables 5 cartographiees en fonction du point de fonctionnement de ia machine, defini par la vitesse de rotation (N) du rotor de la
machine et le couple (C) qu'il re,coit ou qu'il delivre.
Les moyens 3 peuvent reproduire le modele de la figure 2, par des moyens logiciels ou materiels (emulation). Dans ie cas d'une emulation, on utilisera une simple source SC de courant, commandee. Les donnees introduites dans les tables 5 vent alors des valeurs de mesure acquises par experimentation, ou simulation, sans traitements, adaptation ou calculs. L'utilisation des donnees cartographiees en matiere de consigne de courant est directe, aussi bien en emulation qu'en simulation. En variante, ies moyens 3 peuvent reproduire, toulours par des moyens logicieis ou materiels, le modele de la figure 3, faisant intervenir une inductance fixe
L et une source ST de tension, commandee.
La valeur FEMC de la tension de consigne qui doit commander le fonctionnement de la source de tension ST du modele de la figure 3, valeur qui doit etre enregistree dans l'une des tables 5 en fonction du point de fonctionnement (N,C), est calculee, suivant la presente invention, a ['aide d'une relation exprimant le fait que l'on force toute variation de courant di/dt dans le modele de la figure 3, a etre egale a la variation de courant correspondante dans la machine reelle, representee par le modele de reference de la figure 1 soit: di Vphasea - FEMa Vphasea - FEMc _ = = dt Linca L ce qui donne: FEMC = Vphasea - (Vphasea - FEMa) et consigne de commande du convertisseur: Vphasea Vphasea, FEMa et Linca etant des valeurs obtenues lors d'une phase
d'_cquisition (d'ou l'indice a).
Les valeurs FEMa et Linca ne pouvant etre mesurees sur une machine reelle, vent acquises par simulation. Les donnees mises en tables font ['objet d'une
utilisation iogicielle seulement, la tension n'etant pas commendable.
La valeur de Vphasea permet de definir la consigne de commande du convertisseur 2, soit le rapport cyclique des creneaux des trots tensions de phase
delivrees par ce convertisseur.
Si les moyens 3 reproduisent le modele de la fig. 2, on tire des consignee de commande du modele de tables 5 etablies, suivant ['invention, en identifiant le courant Iphase dans une phase du modele, au courant du modele de reference
represente a la figure 1.
On comprend que la presente invention permet, par exemple, de tester un convertisseur destine a alimenter une machine a reluctance variable reelle, et ceci en ['absence meme de cette machine, ce qui est particulierement economique et
repond a l'objectif fixe a la presente invention.
On a represente a la figure 5 un deuxieme mode de realisation du dispositif suivant ['invention qui comprend tous les moyens de celui de la figure 4 (repere par les memes chiffres), a ['exception d'une commande directe des moyens de modelisation 3 par une consigne venue des tables 5. Ce mode de realisation se distingue en outre du precedent en ce qu'il comprend des moyens de regulation de
la tension de la source 1, en temps reel.
Ces moyens vent constitues par une boucle de contra-reaction permettant de comparer, en 6, une consigne de tension cartographiee et la tension FEM mesuree sur le modele 3 et d'en deduire une autre consigne de tension 7 de commande de la source 1. II est clair que ce mode de realisation ne peut fonctionner qutavec des moyens d'emulation de la machine a reluctance variable. Cette consigne 7 permet d'agir sur ['amplitude des creneaux de tension, la consigne de commande du
convertisseur 2 n'agissant alors que sur le rapport cyclique de ces creneaux.
En variante des modes de realisation decrits ci-dessus, les tables 5
pourraient ne memoriser quune tension de phase seolement sur n telles tensions, et sur une periode electrique Te seuiement, telle que Te = Tmip ou Tm = 11N, N etant la vitesse de rotation et p le nombre de padre de poles de ia machine. Les autres tensions de phase s'en deduisent par un dephasage convenabie de 2n/n.
Bien entendu, I'invention n'est pas limitee aux modes de realisation decrits et
representes qui n'ont ete donnes quta titre d'exemple.
Claims (8)
1. [)ispositif de simulation ou d'emuiation d'une machine dynamo electrique a reluctance variable, caracterise en ce qu'il comprend: a) une source d'energie electrique (1), b) un convertisseur (2) d'energie electrique alimente par ladite source (1) pour produire des tensions d'aiimentation (Vphase) d'une machine dynamo electrique a reluctance variable, c) des moyens de modelisation (3) d'une telle machine, alimentes par ledit convertisseur (2) et, d) des moyens (4) de fourniture de consignee de commande du convertisseur (2) et de i'un desdits moyens de modelisation (3) et de ladite source (1), lesdits moyens de fourniture comprenant des tables (5) cartographiees en
fonction du point de fonctionnement (N. C) de iadite machine.
2. Dispositif conforme a la revendication 1, caracterise en ce que lesdits moyens de modelisation (3) comprennent un modele (fig. 2) d'une source de courant (SC).
3. Dispositif conforme a la revendication 1, caracterise en ce que lesdits moyens de modelisation (3) comprennent un modele (fig. 3) d'une source de tension
(ST) placee en serie avec une inductance fixe (L).
4. Dispositif conforme a la revendication 3, caracterise en ce que lesdites tables cartographiees (5) vent etablies par identification d'une variation de courant (di/dt) dans ledit modele (fig. 3) a la variation correspondante du courant
dans un modele de reference (fig. 1) de iadite machine.
5. Dispositif conforme a la revendication 4, caracterise en ce que I'acquisition des donnees necessaires a l'etabiissement desdites tables et l'utilisation
de ces tables stoperent par simulation logicielle.
6. Dispositif conforme a la revendication 2, caracterise en ce que ['acquisition de donnees necessaires a l'etablissement desdites tables et l'utilisation
de ces tables s'operent par emulation.
7. Dispositif conforme a l'une quelconque des revendications 3 a 6,
caracterise en ce qu'il comprend en outre des moyens de fourniture d'une consigne
de tension (7) a ladite source (1).
8. Procede de simulation ou d'emulation d'une machine dynamo electrique a reluctance variable, caracterise en ce que: a) on etablit un modele de ladite machine, depourvu d'inductance variable, et b) on tire des consignee de commande audit modele de tables (5) cartographiees en fonction du point de fonctionnement de la machine, ces tables (5) etant etablies soit en identifiant une variation de courant (di/dt) dans une phase audit modele (fig. 3) a la variation correspondante dans un modele de reference qig. 1) de ladite machine, soit en identifiant le courant (Iphase) dans une phase audit modele
(figure 2) au courant audit modele de reference.
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|---|---|---|---|---|
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| CN110456657A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-11-15 | 中山瑞信智能控制系统有限公司 | 一种磁阻电机的仿真模型及嵌入式系统、运行方法 |
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| US5811977A (en) * | 1993-11-18 | 1998-09-22 | Axon'cable, S.A. | Device for electrically testing an electrical connection member |
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2002
- 2002-05-06 FR FR0205615A patent/FR2839399B1/fr not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20090119 |