FR2843658A1 - Procede de commande par table de consultation d'un moteur - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de commande par table de consultation d'un moteur.Un procédé pour une commande par table d'un moteur est prévu dans lequel une différence d'inductances et un flux embrassé magnétique non compensé sont calculés avec une table et limités. Ces valeurs sont ensuite utilisées pour calculer une inductance et un flux.
Description
DESCRIPTION
La présente invention s'intéresse à la commande d'un moteur synchrone à aimant permanent.
Les machines synchrones à aimant permanent (PM) sont souvent utilisées dans des applications o le rendement du système, la taille du système, le rapport 5 couple/volume et le temps de réponse dynamique sont un souci. Ces soucis sont particulièrement importants pour des moteurs présentant une puissance nominale faible ou des entrefers mécaniques importants. Les applications caractéristiques de machines synchrones à aimant PM, également connues en tant que moteurs à courant continu DC sinusodal sans balais (BLDC), dans l'industrie automobile comprennent des moteurs de 10 direction assistée électrique (EPAS), des moteurs-alternateurs de démarreur intégrés (ISA) et des moteurs à traction pour des véhicules électriques hybrides (HEV) et des véhicules électriques (EV). Les machines synchrones à aimant PM nécessitent de façon caractéristique une alimentation comportant des formes d'onde sinusodales pour l'excitation. De telles machines sont commandées de façon caractéristique en utilisant des 15 techniques de commande vectorielle, également connues en tant que commandes par orientation du champ, afin d'obtenir des réponses dynamiques rapides, des rendements élevés, des possibilités de puissance ou de couple transitoires de crêtes optimales et de
larges plages de vitesses de fonctionnement.
Dans des applications automobiles du compartiment moteur, telles que des 20 directions EPAS, des alternateurs ISA, des véhicules HEV ou des véhicules EV, la température ambiante caractéristique au cours de l'utilisation du véhicule s'étend d'environ -40 C à environ 125 C. Pour des systèmes ISA et HEV en particulier, la température de fonctionnement du moteur peut atteindre environ 200 C, même avec un refroidissement liquide forcé. Les exigences d'une large plage de températures de 25 fonctionnement affectent de façon néfaste les performances des systèmes ISA ou HEV, dans la mesure o la plupart des systèmes de commande vectorielle sont obtenus en utilisant une commande en boucle fermée des courants du moteur avec des commandes de couple en boucle ouverte. Une commande de couple ou une commande de vitesse de la machine est obtenue en convertissant les couples requis ou demandés en ordres de 30 courant en utilisant les paramètres du moteur, et les commandes de couple sont en boucle ouverte. Du fait que les paramètres du moteur dépendent fortement des conditions de fonctionnement de la machine, telles que de la température de fonctionnement et le niveau de saturation magnétique, il existe une quantité considérable d'erreurs associées à
la conversion des ordres de couple en ordres de courant.
Dans des machines synchrones à aimant PM utilisées dans des systèmes ISA, HEV et EPAS, par exemple, le calcul des ordres de courant à partir de l'ordre de couple 5 nécessite l'utilisation de la valeur de flux embrassé produite par les aimants par phase, 2PM, de même que l'inductance du moteur le long de chacun des axes longitudinal et transversal Ld et Lq, comme démontré ci-dessous dans l'équation 1: eTl qs e (EQUATION 1) 4 [ epM + (Ld -LI)i] 4 d Dans l'équation ci-dessus, le flux embrassé ou liaison par flux produit par l'aimant, ,e, dépend fortement de la température de fonctionnement et du niveau de saturation magnétique de la machine. En outre, les inductances du moteur dépendent fortement du niveau de saturation magnétique dans l'acier utilisé dans la machine. Donc, si le flux 15 embrassé et les inductances du moteur ne sont pas mises à jour de façon correspondante aux conditions de fonctionnement de la machine en changement permanent, des erreurs significatives se développeront dans le calcul de l'ordre de courant, et donc dans la commande de couple. L'erreur de commande de couple globale, telle que mesurée à partir du couple ordonné par comparaison au couple réel délivré par le moteur, pourra dépasser 20 +20 %, comme indiqué dans le résumé des erreurs de commande de couple figurant dans
le tableau 1.
TABLEAU 1 Erreurs de commande de couple estimées pour un moteur PMSM à commande vectorielle non compensée Sources d'erreur Pourcentage d'erreur Commentaires Flux embrassé PM, LePM Matériau - Br +3 % Résultat de la tolérance du procédé du fabricant Température- Br +13 % -0,12 %/C pour40 à C Entrefer +4 % Variation de +0,3 mm sur un entrefer de 1,0 mm Inductance, Lq: +5 % Variation de 20 % en raison de la saturation d'axe q Inductance, Ld: +2 % Variation de 10 % en raison de la saturation d'axe d Capteurs de courant: +1 % Erreur intégrée dans des capteurs du type à effet Hall Erreur totale de couple +28 %
Une erreur de commande de couple si élevée affecte de façon néfaste les performances globales du système, dégrade la sensation du conducteur et réduit la satisfaction du consommateur. Du fait que la source principale de contribution à des erreurs de commande de couple excessives correspond aux paramètres électriques de la machine, tels que APM et Lq, des améliorations de l'estimation de ces paramètres correspondant aux conditions de fonctionnement réelles de la machine sont nécessaires.
Conformément à la présente invention, un procédé de commande par table de consultation d'un moteur synchrone à aimant permanent comprend les étapes consistant à calculer une différence d'inductances, limiter ladite différence d'inductances, et calculer une inductance estimée à partir de ladite différence d'inductances.
De préférence, l'étape de calcul d'une différence d'inductances est exécutée par une table de consultation d'inductance. L'étape de limitation de ladite différence d'inductances est exécutée par un limiteur. L'étape de calcul d'une inductance estimée est exécutée par un soustracteur.
En particulier, le procédé peut de même comprendre les étapes consistant à calculer un flux embrassé magnétique non compensé, limiter ledit flux embrassé magnétique non compensé, et calculer un flux embrassé magnétique estimé à partir dudit
flux embrassé magnétique non compensé.
De préférence, l'étape de calcul d'un flux embrassé magnétique non compensé est exécutée par une table de consultation de flux embrassé magnétique. L'étape de limitation dudit flux embrassé magnétique non compensé est exécutée par un limiteur. L'étape de calcul d'un flux embrassé magnétique estimé est exécutée par un dispositif de calcul de compensation. Conformément à un second aspect de la présente invention, il est réalisé un procédé destiné à fournir des ordres de courant à moteur synchrone à aimant permanent pour obtenir une commande de couple. La température de fonctionnement et la vitesse du moteur sont détectées. Une table de consultation des valeurs de flux magnétique correspondant aux conditions détectées est réalisée. Une valeur pour le flux magnétique 15 est récupérée à partir de la table de consultation sur la base de la température de fonctionnement et de la vitesse du moteur détectées. Les ordres de courant sont ensuite
calculés en fonction de la valeur de flux magnétique récupérée.
Conformément à un autre aspect de la présente invention, il est réalisé un procédé de commande d'un moteur synchrone à aimant permanent. Les conditions de 20 fonctionnement du moteur synchrone à aimant permanent sont détectées. Les valeurs sont récupérées à partir d'au moins une table de consultation correspondant aux conditions de fonctionnement détectées. Enfin, un nouvel ordre de couple lors d'une itération ultérieure
est déterminé en fonction des valeurs récupérées.
Conformément à encore un autre aspect de la présente invention, il est réalisé un 25 dispositif à table de consultation en vue de la commande d'un moteur synchrone à aimant
permanent comprenant une entrée pour au moins une condition de fonctionnement de référence et une mémoire d'une pluralité de valeurs de chacune desdites conditions de fonctionnement de référence. Il comprend en outre au moins une condition de fonctionnement de récupération et une valeur de sortie de la condition de fonctionnement 30 de récupération pour chaque valeur des conditions de fonctionnement de référence.
Ainsi, conformément à la présente invention, il est réalisé un procédé en vue d'une commande par table de consultation d'un moteur synchrone à aimant permanent. La différence d'inductances est calculée et limitée. La différence d'inductances est ensuite utilisée pour calculer une inductance estimée. Un flux embrassé magnétique non compensé est également calculé et limité. Le flux embrassé magnétique non compensé est
utilisé pour calculer un flux embrassé magnétique.
D'autres aspects de la présente invention deviendront évidents en liaison avec la description qui suit de la présente invention sur la base des dessins annexés.
La figure 1A est un schéma simplifié d'une table de consultation à une dimension, La figure lB est un schéma simplifié d'une table de consultation à deux dimensions, La figure 2 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation préféré de la table de consultation de la présente invention, La figure 3 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation préféré du procédé de commande de la présente invention, et
La figure 4 est un organigramme d'un mode de réalisation préféré du procédé de commande de la présente invention.
Le dispositif pour exécuter le mode de réalisation de la présente invention 15 comprend quatre éléments généraux: le moteur synchrone à aimant permanent (PM), un capteur de position, un convertisseur à électronique de puissance et un dispositif de commande. Le dispositif de convertisseur à électronique de puissance peut comprendre une pluralité de commutateurs à électronique de puissance et des capteurs de courant, un condensateur de filtrage de bus en courant continu, des circuits d'attaque de commande 20 pour commander lesdits commutateurs à électronique de puissance, une plaque froide
pour refroidir lesdits commutateurs à électronique de puissance, et un boîtier. Le dispositif de commande peut comprendre un certain nombre de composants électroniques analogiques sur une carte à circuit imprimé, un microprocesseur ou une puce de processeur de signal numérique et un certain nombre de composants électroniques 25 numériques.
Des conventions spécifiques ont été utilisées dans la nomenclature des variables dans toute cette demande. Par exemple, une variable suivie par "*" indique une valeur d'ordre, en d'autres termes, une valeur pour la variable représentant une entrée par le contrôleur de supervision de véhicule ou un autre procédé interne. De même, une variable 30 suivie par "^" indique une valeur estimée par une table de consultation. En outre, les valeurs présentées dans cette demande sont de préférence des valeurs vectorielles. En tant que telle, une variable suivie par un indice "d" indique la valeur vectorielle suivant l'axe longitudinal, le sens de circulation du courant. Cette coordonnée d'une valeur vectorielle est responsable de la production du champ magnétique et du flux magnétique. Une 35 variable suivie par l'indice "q" indique la valeur vectorielle suivant l'axe transversal ou perpendiculaire. Cette coordonnée d'une valeur vectorielle est responsable de la
production du couple.
Des exemples de tables de consultation sont représentés sur les figures lA et 1B. Une table de consultation comprend une pluralité de valeurs de référence 10. La table de 5 consultation peut comporter un seul ensemble de valeurs de référence 10, comme sur la figure 1A, ou bien peut comporter de multiples ensembles de valeurs de référence 10 et 10', comme sur la figure 1B. Chaque valeur de référence 10, ou bien une combinaison des valeurs de référence 10 et 10', est associée à une valeur de sortie 12. La valeur de sortie 12 associée à chaque valeur de référence 10 est de préférence déterminée avant la création 10 de la table de consultation par calcul ou par expérimentation. En nécessitant uniquement qu'une valeur soit récupérée au lieu d'être calculée, le procédé peut être accéléré. En outre, la résolution, ou la différence entre des valeurs de référence consécutives, d'une table de consultation devrait de préférence être aussi petite que possible pour pouvoir favoriser une précision élevée des valeurs de sortie récupérées. Pour des valeurs entre les valeurs de 15 référence (ou des points de consigne), des interpolations numériques seront utilisées. La résolution, cependant, sera limitée par la quantité d'espace de mémoire disponible pour la
table de consultation.
La figure 2 est un schéma simplifié d'un mode de réalisation préféré de la table de consultation de la présente invention. Dans un mode de réalisation préféré, les valeurs 20 pour l'inductance, Lq, et le flux embrassé magnétique eM, sont calculés à partir des tables de consultation sur la base des valeurs de condition de fonctionnement comprenant la température du moteur, et sont difficiles à mesurer directement. Cependant, des valeurs telles que les courants électriques, la vitesse du moteur, et la température de fonctionnement du moteur sont faciles à mesurer, et chacune affecte la valeur des flux 25 embrassés magnétiques ou de l'inductance. Par exemple, une table de consultation pour le flux embrassé magnétique peut contenir des valeurs correspondant aux combinaisons des courants de moteur, de la vitesse de moteur et de la température du fonctionnement du moteur. Sur la figure 2, un dispositif de calcul de valeur absolue 14, tel que connu dans la 30 technique, reçoit le courant le long de l'axe q, Iq, en tant qu'entrée et fournit en sortie la valeur absolue du courant le long de l'axe q, I Iq |. La valeur de Iq appliquée au dispositif de calcul de valeur absolue 14 est calculée sur la base des courants dans le moteur PM et de la position angulaire du moteur. Une transformation de rotation de vecteur est utilisée, le plus couramment une transformation de Park. A partir d'une analyse numérique 35 extensive du champ magnétique à l'intérieur de la machine et de mesures de test extensives, le flux embrassé magnétique et les inductances des moteurs sont affectés de
façon prédominante par le courant le long de l'axe q, Iq.
La table de consultation d'inductance 16 prend comme entrée la valeur absolue du courant le long de l'axe q, 'q Iq, et récupère une valeur correspondante pour la différence 5 entre les inductances d'axe d et d'axe q, (Ld-Lq)A,également connue en tant que différence d'inductances. La table de consultation d'inductance 16 est structurée comme décrit précédemment. Un limiteur 18 traite alors la différence d'inductances (Ld - Lq)A et limite en niveau la différence à l'intérieur d'une plage prédéterminée. Un limiteur 18, comme cela est connu dans la technique, agit en tant que contrôle de l'aspect raisonnable 10 de la valeur d'entrée, si la valeur d'entrée est à l'extérieur de plage prévue de valeurs, le limiteur 18 fournira en sortie une valeur à l'intérieur de la plage. Par exemple, si la valeur attendue pour un limiteur est entre 0,2 et 0,5, et que 0,8 est appliqué en entrée, la sortie sera de 0,5, ou bien la limite supérieure de la plage prévue. Si 0,4 est appliqué en entrée, cependant, la sortie restera 0,4, dans la mesure o cette valeur se situe à l'intérieur de la 15 plage prévue. L'inductance de moteur estimée le long de l'axe q, LqA, est ensuite déterminée par un comparateur ou soustracteur 20. Le comparateur, tel qu'il est connu dans la technique, prend deux entrées et fournit en sortie la différence entre les deux entrées. Dans ce cas, le comparateur 20 prend Ld et la différence d'inductances, (Ld - Lq)A
en tant qu'entrées et fournit en sortie leur différence, ou LqA.
Par ailleurs, la valeur de flux embrassé magnétique eM est récupérée à partir de la table de consultation de flux magnétique 22. Cette valeur est une valeur non compensée en température, ou bien une valeur o les effets de la température ne sont pas considérés lors de la détermination de la valeur. La table de consultation de flux magnétique 22 prend également la valeur absolue du courant le long de l'axe q, | Iq j, en tant qu'entrée, 25 mais cette table de consultation fournit en sortie des valeurs pour le flux embrassé magnétique eM. Une fois qu'une valeur pour le flux embrassé magnétique pM a été récupérée à partir de la table de consultation de flux magnétique 22, elle est appliquée en
entrée à un limiteur 24 pour limiter en niveau la valeur à l'intérieur d'une plage prévue.
Cette valeur de eM est ensuite appliquée dans un dispositif de calcul de 30 compensation 26 pour déterminer P\MA, la valeur de flux embrassé magnétique estimée qui prend la température du moteur en considération. Le flux magnétique ep', la vitesse du moteur et la température de stator du moteur sont pris en tant qu'entrées vers le dispositif de calcul de compensation 26 pour calculer le flux embrassé estimé, epM A. La vitesse du moteur et la température de stator de moteur sont de préférence mesurées par 35 l'intermédiaire de capteurs. Le capteur de vitesse de moteur 28 est de préférence situé sur l'extrémité non motrice du rotor du moteur à balai PM. Le capteur de température de stator de moteur 30 est de préférence situé sur le stator du moteur, à proximité des enroulements de spire d'extrémité de stator. Ce positionnement permet une facilité de fabrication. La figure 3 est un schéma simplifié représentant un dispositif destiné à mettre en
oeuvre le mode de réalisation préféré du procédé de commande de la présente invention.
Sur la figure 3, un régulateur de vitesse 32 calcule la vitesse mécanique du moteur en tours par minute (RPM), la vitesse électrique en radians par seconde,or, et le couple requis pour obtenir un ordre de vitesse*. L'ordre de vitesse, RPM*, est défini en tant que 10 vitesse requise par le conducteur du véhicule ou le contrôleur de supervision. Les ordres de vitesse peuvent être donnés par des procédés classiques, tels que la position du pied du conducteur du véhicule sur l'accélérateur, ou peuvent être le résultat d'une vitesse de consigne sur un système de commande de vitesse de croisière, ou bien déterminées par le contrôleur de supervision durant les changements de vitesses. Pour calculer ces valeurs, 15 l'ordre de vitesse, RPM*, la position du moteur,) et la tension du convertisseur à électronique de puissance, HBusV sont utilisés en tant qu'entrées. La position du moteur, 0, est de préférence mesurée par un capteur de position de moteur 34 situé de préférence sur le moteur à aimant PM, situé de façon plus préférée sur l'arbre de rotor du moteur à aimant PM. La commande de vitesse du régulateur de vitesse 32 est de préférence 20 obtenue grâce à l'utilisation d'un contrôleur classique à action proportionnelle, intégrale et dérivée ("contrôleur PID"), o l'intégrateur est conçu avec des mécanismes antibouclage pour réduire l'erreur, comme cela est connu dans la technique. De préférence, ces mécanismes antibouclage sont réalisés pour empêcher le bouclage des intégrateurs après
la saturation du contrôleur à action PID.
Le couple requis pour obtenir l'ordre de vitesse est ensuite transmis en tant qu'entrée au sélecteur de mode 36. Le sélecteur de mode 36 détermine si le dispositif fonctionne dans un mode de commande de vitesse ou un mode de commande de couple, conformément à la position d'un commutateur de mode 38. Le commutateur de mode 38 est de préférence un commutateur numérique qui peut être commandé par le conducteur 30 du véhicule. La différence entre les deux modes est la valeur commandée. Le mode de commande de vitesse peut être préférable au cours des changements de vitesses ou de la mise en marche du moteur, dans le cas d'un véhicule HEV, alors qu'un mode de commande de couple serait plus préférable pour une conduite quotidienne et une charge de la batterie. Le sélecteur de mode 36 fournit en sortie un ordre de couple. Cet ordre de 35 couple représente le couple demandé, si le commutateur de mode 38 se trouve dans le mode de commande de couple, ou le couple requis pour obtenir la vitesse désirée, si le
commutateur de mode 38 se trouve dans le mode de commande de vitesse.
Le module de stratégie de courant de flux 40 est conçu pour calculer le courant de magnétisation (axe d),IdSe*. Le module de stratégie de courant de flux 40 prend en tant 5 qu'entrée la vitesse électrique du moteur en radians par seconde (rad/s), cOr, l'ordre de couple et la tension de la batterie. En utilisant une stratégie de "couple maximum par ampère" pour la plage entière de vitesses de fonctionnement, y compris le fonctionnement
à puissance constante, comme cela est connu dans la technique, Ids* peut être obtenu.
Le découpleur de courant 42 calcule le courant d'axe q requis, Iq*, pour que le 10 moteur délivre l'ordre de couple requis, sur la base de l'équation 1 ci-dessus. Le découpleur de courant 42 prend IdSe*, l'ordre de couple et les valeurs de,,M A et LqA reçues à partir de la table de consultation de paramètres 43 en tant qu'entrée. L'équation 1 est appliquée pour obtenir une sortie du courant d'axe q requis, Iq*. Cet ordre de courant d'axe q calculé, Iq*, est limité en niveau par un limiteur 44. Les possibilités de courant et 15 de tension maximums du système de moteur entraîné à convertisseur à électronique de puissance sont utilisées pour déterminer la plage dans laquelle Iq* sera limité en niveau par le limiteur 44. Ce contrôle est nécessaire, comme ci-dessus, pour empêcher que le système dépasse les limites de courant et de tension et pour assurer le fonctionnement
stable du système.
Par ailleurs, le capteur de position du moteur 34 est utilisé en tant qu'entrée dans un convertisseur de position 46 pour calculer les valeurs en sinus et en cosinus de la position électrique du rotor, sin(O) et cos(GO). Ces valeurs en sinus et cosinus sont utilisées dans un dispositif de conversion de rotation de vecteur 48 pour transformer les courants du moteur depuis les coordonnées à référence fixe vers les coordonnées à 25 référence synchrone, et vice versa. De préférence, le dispositif de conversion de rotation de vecteur utilisera un algorithme de transformation de Park, comme cela est connu dans la technique. Dans le mode de réalisation préféré de la figure 3, le dispositif de conversion de rotation de vecteur 48 effectue une transformation de Park. Le dispositif de conversion de rotation de vecteur 48 calcule les courants d'axe d et d'axe q en 30 coordonnées à référence synchrone, Idse et Iqse à partir des courants de phase du moteur en coordonnées à référence fixe, ia et ib, en utilisant les valeurs en sinus et cosinus appropriées de la position électrique du rotor O. Le régulateur de courant synchrone 50 calcule les tensions nécessaires pour réguler les courants d'axe d et d'axe q, Idse et Iqse, conformément aux ordres de courant IdSe* 35 et Iqse*. En tant que partie de ce calcul, le régulateur de courant synchrone 50 calcule également les erreurs de régulation de courant d'axe d et d'axe q, AId et AIq. Elles sont utilisées de façon interne dans les calculs du régulateur de courant synchrone 50 en tant qu'entrées vers des contrôleurs à action PID classiques qui régulent les valeurs de Idse et Iqsj. Comme précédemment, des mécanismes antibouclage sont de préférence prévus dans 5 ce contrôleur à action PID. En outre, pour réduire la transmission de bruit dans tout le système de commande et pour améliorer la dynamique, des précompensations de tension sont de préférence utilisées. Une précompensation de tension réduit l'effet des coefficients utilisés lors du fonctionnement d'un contrôleur à action PID, et réduit donc la transmission de bruit. Les tensions requises à repère de coordonnées synchrone 10 nécessaires pour réguler les ordres de courant d'axes d et q sont obtenues en ajoutant les sorties des contrôleurs à action PID et les précompensations de tension. Après l'application de limites de tension appropriées, les ordres de tension en coordonnées de
référence synchrone, Vdse* et Vqse*, sont déterminés.
Un second dispositif de conversion de rotation de vecteur 52 est ensuite utilisé 15 pour convertir les coordonnées de référence synchrone, le côté mathématique de la présente invention, à nouveau en coordonnées de référence fixe, représentatives du côté physique de la présente invention. Le vecteur d'ordre de courant, tel que défini par Idsó* et Iq*, est une construction purement mathématique, il n'y a aucune représentation spécifique dans le monde physique, au lieu de cela, il découple simplement l'effet des 20 courants de phase du moteur conformément à leurs contributions au flux magnétique et au couple. Cette représentation du vecteur d'ordre de courant fournit une commande rapide et efficace du moteur. Cependant, la manifestation physique d'un moteur synchrone à aimant PM est un système à phases multiples, de préférence un système triphasé. La tension nécessaire dans chacune de ces phases, comme pour l'ordre de courant, devra de 25 préférence être calculée pour pouvoir réellement appliquer le vecteur d'ordre de courant
au moteur PM physique.
Dans un mode de réalisation préféré tel que la figure 3, le second dispositif de conversion de rotation de vecteur 52 est une transformation de Park inverse. Le second dispositif de conversion de rotation de vecteur 52 convertit la tension requise en 30 coordonnées de référence mathématique synchrone en celle nécessaire en coordonnées de référence physique fixe. Les tensions requises représentées en coordonnées de référence
fixe sont appelées va*, Vb* et vc* sur la figure 3.
Les tensions, telles qu'exprimées en coordonnées de référence fixe, représentent les tensions réelles devant être appliquées au moteur par l'intermédiaire d'un convertisseur 35 à électronique de puissance pour réguler l'ordre de courant, et donc l'ordre de couple. De il
préférence, la forme d'onde des tensions requises est sinusodale, ou un courant alternatif.
Les tensions sinusodales requises sont réalisées de préférence en fournissant des signaux modulés par largeur d'impulsion ("PWM") de façon sinusodale aux circuits d'attaque de commande du convertisseur à électronique de puissance. Les circuits d'attaque de 5 commande commandent le convertisseur à électronique de puissance de façon à produire des tensions modulées par largeur d'impulsion PWM de façon sinusodale au moteur. Un générateur de signal à modulation PWM 54 est conçu pour calculer les signaux PWM
requis à partir de la tension requise en coordonnées de référence fixe.
Le générateur de signal PWM 54 utilise une technique de modulation de vecteur 10 dans l'espace pour synthétiser les formes d'onde de tension sinusodales en vue de minimiser les harmoniques de tension et d'améliorer l'utilisation de la tension efficace du convertisseur. Une telle technique de modulation de vecteur dans l'espace est connue par l'homme de l'art. La tension en courant continu (DC) ou de batterie est acceptée en tant qu'entrée du générateur de signal PWM et est adaptée aux signaux PWM. Les signaux 15 PWM individuels sont émis aux circuits d'attaque de commande pour commander la mise en marche et l'arrêt du convertisseur. Donc, le convertisseur à électronique de puissance est capable de fournir une puissance électrique commandée présentant l'amplitude et la fréquence appropriées au moteur PM, en produisant donc le courant et/ou le couple de
moteur ordonné. La figure 4 est un organigramme général d'un mode de réalisation du
procédé de commande vectorielle exécuté par le mode de réalisation préféré de la figure 3 ou un autre mode de réalisation de la présente invention. Tout d'abord, un ordre de couple ou de vitesse est donné au système et traité par le régulateur de vitesse 32 au pavé 100. Cet ordre de couple ou de vitesse peut être celui désiré par le conducteur du véhicule, ou celui 25 requis par un système du véhicule tel que le système ISA ou EPAS pour maintenir les performances du véhicule. L'ordre de couple ou de vitesse est ensuite traité par le sélecteur de mode 36 au pavé 110 pour créer un ordre de couple requis. L'ordre de couple requis est l'entrée vers le module de stratégie de courant de flux 40 au pavé 120 pour fournir en sortie un ordre de courant. Par ailleurs, les conditions de fonctionnement du 30 moteur, telles que la température, la position et la vitesse du moteur sont surveillées au pavé 130 et appliquées à une table de consultation de paramètres 43 au pavé 140. Les valeurs récupérées sont envoyées au découpleur de courant 42, o la partie de l'ordre de courant associé au couple, Iq*, peut être déterminée au pavé 150. Le régulateur de courant 50 convertit l'ordre de courant en ordres de tension au pavé 160. La tension est 35 transformée à partir d'une représentation de vecteur synchrone bidimensionnelle en une
représentation physique triphasée au niveau du second dispositif de conversion de rotation de vecteur 52 au pavé 170. La représentation triphasée de la tension est modifiée par le générateur de signal PWM 54 en une tension en courant alternatif au pavé 130 avant d'être appliquée au moteur à aimant PM. Les variations des conditions de fonctionnement du moteur lors de l'application de l'ordre de couple au moteur à aimant PM sont surveillées en retour aux pavés 130 et 140, et les nouvelles conditions sont appliquées en entrée dans une itération ultérieure.
Le tableau 2 donne ci-dessous les erreurs de commande de couple simulées en utilisant cette stratégie de commande. Des améliorations significatives sur la précision de la commande de couple sont obtenues.
TABLEAU 2
Erreurs de commande de couple estimées pour un moteur PMSM à commande vectorielle par table de consultation de paramètres Sources d'erreur Pourcentage d'erreur Commentaires Flux embrassé PM,,ePM Matériau - Br +3 % Tolérance du procédé du fabricant Température - Br +2 % Erreurs de modélisation CFD: vitesse, entrefer, couches isolantes, etc. Entrefer +4 % Variation de +0,3 mm sur un entrefer de 1,0 mm Inductance, Lq: +1 % Erreurs de modélisation FEA Inductance, Ld: +0,5 % Erreurs de modélisation FEA Capteurs de courant: +1 % Erreur intégrée dans des capteurs du type à effet Hall Erreurs de quantification: +0,5 % Entrées de données finies dans la table de consultation Erreur totale du couple + 12 % Comme indiqué dans le tableau 2, des améliorations significatives sur la précision de commande du couple peuvent être obtenues. Les erreurs de commande de couple attendues pour un système de commande vectorielle en utilisant des tables de consultation peuvent être réduites d'environ + 28 % à moins d'environ +12 %. Cette erreur peut être davantage réduite si davantage de mémoire est disponible pour la conception des tables
de consultation, comme décrit précédemment.
Bien que l'invention a été décrite ici en liaison avec un mode de réalisation préféré de celle-ci, l'homme de l'art se rendra compte que des ajouts, des modifications, des 5 substitutions et des suppressions qui ne sont pas particulièrement décrits, peuvent être
apportés sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention.
Claims (8)
1. Procédé de commande par table de consultation d'un moteur synchrone à aimant permanent, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: détecter les conditions de fonctionnement du moteur, calculer une différence d'inductances, limiter ladite différence d'inductances,
calculer une inductance estimée à partir de ladite différence d'inductances, et déterminer un nouvel ordre de couple pour le moteur en fonction de la valeur calculée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de calcul d'une différence d'inductances est exécutée par une table de consultation d'inductance (16).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de limitation 15 de ladite différence d'inductances est exécutée par un limiteur (18).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape de calcul d'une inductance estimée est exécutée par un soustracteur.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à: calculer un flux embrassé magnétique non compensé, limiter ledit flux embrassé magnétique non compensé, calculer un flux embrassé magnétique estimé à partir dudit flux embrassé 25 magnétique non compensé, et
déterminer un ordre de courant pour le moteur en fonction de la valeur calculée.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape de calcul d'un flux embrassé magnétique non compensé est exécutée par une table de consultation 30 de flux embrassé magnétique (22), sur la base des conditions de fonctionnement du moteur.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape de limitation dudit flux embrassé magnétique non compensé est exécutée par un limiteur (24).
8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape de calcul d'un flux embrassé magnétique estimé est exécutée par un dispositif de calcul de compensation (26).
Applications Claiming Priority (1)
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