FR2977412A1

FR2977412A1 - Procede de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour le prechauffage d'un moteur electrique

Info

Publication number: FR2977412A1
Application number: FR1155890A
Authority: FR
Inventors: Sylvain Coin; Francois Malrait
Original assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Current assignee: Schneider Toshiba Inverter Europe SAS
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-04
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: FR2977412B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de commande mis en œuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique (M) avant son démarrage, ledit moteur électrique (M) comportant un capteur de température (T°) pour mesurer sa température (T) et ledit préchauffage étant destiné à appliquer une température de référence (T ) au moteur électrique (M) selon un profil de température de référence, le procédé de commande comportant des étapes de : - détermination selon une première loi de commande (LC ) mise en œuvre dans le variateur de vitesse d'un courant de référence (I ) tenant compte d'une température (T) mesurée sur le moteur électrique (M) et de la température de référence (T ), - détermination d'un courant (I) ou d'une tension (U) à appliquer au moteur électrique (M) en fonction du courant de référence selon une deuxième loi de commande.

Description

Procédé de commande mis en oeuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique. L'invention concerne également le système de préchauffage d'un moteur électrique mis en ceuvre dans le variateur de vitesse.

Etat de la technique Avant son démarrage, un moteur électrique doit suivre un préchauffage. Dans les variateurs de vitesse actuels, le préchauffage du moteur électrique peut être mis en ceuvre par l'application, pendant une durée déterminée, d'un courant constant ou d'un courant à plusieurs niveaux défini arbitrairement ou paramétré par le client. Selon l'état de la technique, le préchauffage du moteur électrique est mis en ceuvre à partir d'un bloc de contrôle de type boucle ouverte appliquant par exemple la formule suivante : P _ OTYef (t) .P pertes T N N Dans laquelle :

Ppertes représente les pertes thermiques du moteur électrique a chaque instant t,

ATYef représente à chaque instant t le delta de température entre la température de référence et la température ambiante, Le terme TN traduit les pertes thermiques nominales du moteur qui sont N directement liées à la capacité de dissipation du moteur électrique et donc à l'environnement thermique du moteur électrique, notamment la température ambiante.25 Les méthodes de préchauffage actuelles ne sont pas satisfaisantes car la quantité d'énergie injectée est toujours la même quelle que soit la température initiale du moteur électrique. Il en résulte que si le moteur est déjà chaud avant son démarrage, une quantité d'énergie inutile est dépensée. Ces méthodes ne permettent donc pas d'obtenir le niveau de performance souhaité (voir figure 4). Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique avant son démarrage, ce procédé permettant d'éviter de consommer plus d'énergie que nécessaire. Exposé de l'invention Le but de l'invention est atteint par un procédé de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique avant son démarrage, ledit moteur électrique comportant un capteur de température pour 15 mesurer sa température et ledit préchauffage étant destiné à appliquer une température de référence au moteur électrique selon un profil de température de référence, le procédé de commande comportant des étapes de : détermination selon une première loi de commande mise en ceuvre dans le variateur de vitesse d'un courant de référence tenant compte d'une 20 température mesurée sur le moteur électrique et de la température de référence, détermination d'un courant ou d'une tension à appliquer au moteur électrique en fonction du courant de référence selon une deuxième loi de commande. 25 L'invention concerne également un système de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique avant son démarrage, ledit moteur électrique comportant un capteur de température pour mesurer sa température et ledit préchauffage étant destiné à appliquer une température de référence au moteur électrique selon un profil de température de 30 référence, le système de commande comportant des moyens de détermination, selon une première loi de commande mise en ceuvre dans le variateur de vitesse, d'un courant de référence tenant compte d'une température mesurée sur le moteur électrique et de la température de référence et des moyens de détermination, selon une deuxième loi de commande mise en ceuvre dans le variateur de vitesse, d'un10 courant ou d'une tension à appliquer au moteur électrique en fonction du courant de référence. Selon une particularité de l'invention, le profil de température de référence est mémorisé dans le variateur de vitesse.

Selon une autre particularité de l'invention, la première loi de commande comporte un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel ou de type boucle fermée proportionnel-intégral. 1 o Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente le schéma de principe du procédé de commande mis en ceuvre dans le variateur de vitesse, la figure 2 représente, avec l'emploi d'un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel, sur un premier graphique, la courbe de variation du courant appliqué au moteur électrique et, sur un second graphique, la courbe de variation de la température du moteur et la courbe de la température de référence, la figure 3 représente, avec l'emploi d'un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel-intégral, sur un premier graphique, la courbe de variation du courant appliqué au moteur électrique et, sur un second graphique, la courbe de variation de la température du moteur et la courbe de la température de référence, la figure 4 représente, avec l'emploi d'un bloc de contrôle boucle ouverte, sur un premier graphique, la courbe de variation du courant appliqué au moteur électrique et, sur un second graphique, la courbe de variation de la température du moteur et la courbe de la température de référence. 15 20 25 30 Description détaillée d'au moins un mode de réalisation L'invention concerne un procédé de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique. Par préchauffage du moteur électrique, on entend le chauffage du moteur électrique avant son démarrage. Le préchauffage d'un moteur électrique permet à celui-ci de pouvoir démarrer dans de meilleures conditions. De manière connue et en référence à la figure 1, un variateur de vitesse destiné à commander un moteur électrique M est connecté en amont à un réseau 1 o électrique R et en aval au moteur électrique M. Le variateur de vitesse comporte : en entrée, un module redresseur 10 composé en règle générale d'un pont de diodes destiné à redresser la tension alternative fournie par le réseau électrique R, un bus 15 continu d'alimentation sur lequel est appliquée la tension 15 redressée par le module redresseur, le bus continu d'alimentation étant doté d'un condensateur de bus Obus permettant de maintenir la tension du bus à une valeur constante, en sortie, un module onduleur 20 destiné à transformer la tension du bus continu en une tension variable à appliquer au moteur électrique. 20 Le module onduleur 20 est commandé en employant une loi de commande déterminée exécutée par des moyens de commande. Lors du fonctionnement normal du moteur électrique, la loi de commande consiste à calculer les tensions à appliquer au moteur électrique en fonction d'une référence de vitesse et d'une référence de flux 25 appliquées en entrée de la loi de commande. Plus précisément, à partir de la référence de flux et de la référence de vitesse, la loi de commande détermine des références de courant à partir desquelles sont déterminées les tensions à appliquer au moteur électrique. Le module onduleur 20 est alors commandé par des signaux de commande en fonction des tensions à appliquer sur les phases de sortie du variateur 30 de vitesse. Lorsque le moteur électrique M est en préchauffage, aucune référence de flux ou de vitesse n'est appliquée en entrée de la loi de commande. Le principe de l'invention consiste alors à appliquer en entrée d'une loi de commande LOI spécifique - Kp - (AT (t) - OT (t)) P - ref pertes T PN N au préchauffage du moteur électrique, dénommée première loi de commande LC1, la température T réelle mesurée du moteur électrique M. La température T du moteur électrique M est mesurée par un ou plusieurs capteurs (T°) positionnés sur le moteur électrique M. La première loi de commande LOI emploie un bloc de contrôle modélisant les pertes thermiques du moteur électrique, en entrée duquel sont appliquées la température T mesurée du moteur électrique M et une température de référence -fret définie selon un profil de température de référence à suivre en fonction du temps, ledit profil de température de référence étant prédéterminé et mémorisé dans le variateur de vitesse. Ce profil de température de référence -fret pourra être 1 o adapté au modèle du moteur électrique connecté au variateur de vitesse. En pratique, la régulation de la température est réalisée sur le delta de la température du moteur par rapport à la température ambiante qui est également mesurée par un capteur (non représenté). Selon l'invention, le bloc de contrôle est de type boucle fermée proportionnel ou boucle fermée proportionnel-intégral. 15 Selon l'invention, le bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel applique par exemple la formule suivante : 20 Dans laquelle : Pertes représente les pertes thermiques du moteur électrique à chaque instant t, OT ef représente à chaque instant t le delta de température entre la température de référence et la température ambiante, 25 OT représente à chaque instant t le delta de température entre la température mesurée sur le moteur électrique et la température ambiante, Kp représente le gain du bloc de contrôle proportionnel,

Le terme TN traduit les pertes thermiques nominales du moteur qui sont N directement liées à la capacité de dissipation du moteur électrique et donc à l'environnement thermique du moteur électrique, notamment la température ambiante.

Le bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel-intégral suit la formule suivante : P - Kp (OTef (t) - OT (0) + f K~ . (OTef (t) - OT t)) . PN pertes T N Dans laquelle :

1 o Pertes représente les pertes thermiques du moteur électrique à chaque instant t,

OT ef représente à chaque instant t le delta de température entre la température de référence et la température ambiante, OT représente à chaque instant t le delta de température entre la température mesurée sur le moteur électrique et la température ambiante, Kp, K, représentent les gains du bloc de contrôle proportionnel-intégral, Le terme TN traduit les pertes thermiques nominales du moteur qui sont N directement liées à la capacité de dissipation du moteur électrique et donc à l'environnement thermique du moteur électrique, notamment la température ambiante. Selon l'invention, la première loi de commande LOI est mise en ceuvre par des moyens de traitement du variateur de vitesse pour déterminer une référence de courant Ire, à appliquer en entrée d'une deuxième loi de commande LC2 destinée à

25 déterminer, selon le type de loi de commande employé, un courant ou une tension U à délivrer au moteur électrique M. Cette deuxième loi de commande LC2 appliquée par les moyens de traitement du variateur de vitesse est par exemple identique à celle employée dans un variateur de vitesse lors du calcul de la tension de commande à 15 20 appliquer au moteur électrique en fonction des références de courant. Il peut s'agir d'une loi de commande en tension (comme sur la figure 1) ou d'une loi de commande en courant. L'application de la tension U au moteur électrique entraîne la délivrance du courant I tel que représenté sur les courbes des figures 2 et 3.

Selon l'invention, lors du préchauffage du moteur électrique M, il s'agit donc de mettre en ceuvre le procédé de commande de l'invention permettant de tenir compte de la température mesurée ou estimée du moteur électrique et donc d'éviter d'injecter une quantité inutile d'énergie si le moteur électrique M se trouve déjà à une température élevée. En résumé, il s'agit en fait d'appliquer un courant 1 élevé si la 1 o température T du moteur électrique M est faible afin d'accélérer son préchauffage ou d'appliquer un courant 1 faible si la température T du moteur électrique M est déjà relativement élevée. Pour le bloc de contrôle de type proportionnel, la figure 2 montre, sur un premier graphique, la courbe de variation du courant 1 appliqué au moteur électrique M 15 et, sur un deuxième graphique, la variation de la température T du moteur électrique M correspondant à l'injection de ce courant I. Le deuxième graphique montre également le profil de température de référence -fret destiné à être suivi par la température du moteur électrique M grâce à la loi de commande. La figure 3 montre les mêmes courbes avec l'emploi d'un bloc de contrôle de type proportionnel-intégral. 20

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique (M) avant son démarrage, ledit moteur électrique (M) comportant un capteur de température (T°) pour mesurer sa température (T) et ledit préchauffage étant destiné à appliquer une température de référence (Tref) au moteur électrique (M) selon un profil de température de référence, le procédé de commande étant caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de : - détermination selon une première loi de commande (LC1) mise en ceuvre dans le variateur de vitesse d'un courant de référence (Iref) tenant compte d'une température (T) mesurée sur le moteur électrique (M) et de la température de référence (Tref), détermination d'un courant (I) ou d'une tension (U) à appliquer au moteur électrique (M) en fonction du courant de référence selon une deuxième loi de commande.
2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de température de référence est mémorisé dans le variateur de vitesse.
3. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première loi de commande (LC1) comporte un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel.
4. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première loi de commande (LC1) comporte un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel-intégral.
5. Système de commande mis en ceuvre dans un variateur de vitesse pour le préchauffage d'un moteur électrique (M) avant son démarrage, ledit moteur électrique (M) comportant un capteur de température (T°) pour mesurer sa température et ledit préchauffage étant destiné à appliquer une température de référence (Tref) au moteur électrique (M) selon un profil de température de référence, le système de commande comportant des moyens de détermination, selon une première loi de commande (LC1) mise en ceuvre dans le variateur de vitesse, d'un courant de référence (Iref) tenant compte d'une température (T) mesurée sur le moteur électrique (M) et de la température de référence (Tref) et des moyens de détermination, selon une deuxième loi de commande (LC2) mise en ceuvre dans le variateur de vitesse, d'un courant (1) ou d'une tension (U) à appliquer au moteur électrique (M) en fonction du courant de référence (Iref)-
6. Système de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profil de température de référence est mémorisé dans le variateur de vitesse.
7. Système de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première loi de commande (LC1) comporte un bloc de contrôle de type boucle fermée proportionnel.
8. Système de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première loi de commande (LC1) comporte un bloc de contrôle de type boucle 1 o fermée proportionnel-intégral.