FR2978633A1 - Systemes et procedes de generation de puissance synchrone. - Google Patents

Abstract

Un mode de réalisation de la présente invention est un procédé unique de commande de la sortie d'une machine électrique synchrone. Un autre mode de réalisation est un procédé unique de commande de la sortie d'une machine électrique synchrone pour alimenter une charge. Encore un autre mode de réalisation est un système unique de génération de puissance pour avion. D'autres modes de réalisation comprennent des appareils, des systèmes, des dispositifs, des équipements, des procédés et des combinaisons pour des systèmes d'actionnement entraînés par un fluide. Des modes de réalisation, formes, caractéristiques, aspects, atouts et avantages supplémentaires de la présente demande apparaîtront clairement à la lecture de la description et à l'examen des figures fournies ci-après.

Description

SYSTÈMES ET PROCÉDÉS DE GÉNÉRATION DE PUISSANCE SYNCHRONE

Domaine de l'invention La présente invention est relative à la génération de puissance, et plus particulièrement à une génération de puissance synchrone.

Arrière-plan Des systèmes de génération de puissance synchrone qui fonctionnent efficacement dans des conditions de vitesse et de charge variables, constituent toujours un domaine digne d'intérêt. Certains systèmes existants présentent certains défauts, inconvénients et désavantages par rapport à certaines applications. Par conséquent, il existe encore un besoin d'apporter de nouvelles contributions à ce domaine technologique.

Résumé Un mode de réalisation de la présente invention est un procédé unique de commande de la sortie d'une machine électrique synchrone. Un autre mode de réalisation est un procédé unique de commande de la sortie d'une machine électrique synchrone pour alimenter une charge. Encore un autre mode de réalisation est un système unique de génération de puissance pour avion. D'autres modes de réalisation comprennent des appareils, des systèmes, des dispositifs, des équipements, des procédés et des combinaisons pour des systèmes de génération de puissance synchrone et pour la commande de ceux-ci. Des modes de réalisation, formes, caractéristiques, aspects, atouts et avantages supplémentaires de la présente demande apparaîtront clairement à la lecture de la description et à l'examen des figures fournies ci-après.35 - 2 - Brève description des dessins La description qui suit fait référence aux dessins annexés dans lesquels des repères numériques identiques désignent des parties identiques dans la totalité des différentes vues, et dans lesquels: la Figure 1 illustre plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un avion selon un mode de réalisation de la présente invention; la Figure 2 illustre de façon schématique plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un système de génération de puissance selon un mode de réalisation de la présente invention; et la Figure 3 illustre de façon schématique plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un système de génération de puissance comprenant un système de conversion de puissance selon un mode de réalisation de la présente invention.

Description détaillée Dans le but de favoriser la compréhension des principes de l'invention, nous allons maintenant nous référer aux modes de réalisation qui sont illustrés dans les dessins, et une terminologie spécifique sera utilisée pour décrire ceux-ci. Il conviendra néanmoins de comprendre qu'aucune limitation de la portée de l'invention n'est induite par l'illustration et la description de certains modes de réalisation de l'invention. En outre, toute altération et/ou modification du ou des mode(s) de réalisation illustré(s) et/ou décrit(s) est envisagée comme appartenant à la portée de la présente invention. En outre, toute autre application des principes de l'invention, tels qu'ils sont illustrés et/ou décrits ici, et tels qu'ils seraient normalement mis en oeuvre par l'homme du métier auquel l'invention s'adresse, est envisagée comme se trouvant à l'intérieur de la portée de la présente invention. - 3 - En se référant à la Figure 1, on peut voir plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un système 10 selon un mode de réalisation de la présente invention. Sous une forme, le système 10 est un avion, qui est appelé ici l'avion 10. Dans d'autres modes de réalisation, le système 10 peut être n'importe quel type de système ou de véhicule actionné par un moteur, y compris un ou plusieurs type(s) de véhicules aériens; de véhicules terrestres, y compris, mais sans limitation, des véhicules à chenilles ou à roues; de véhicules maritimes, y compris, mais sans limitation, des vaisseaux de surface, des sous-marins et/ou des semi-submersibles; de véhicules amphibies, ou toute combinaison d'un ou de plusieurs type(s) de véhicules aériens, maritimes et terrestres. Sous différentes formes, le système 10 peut être habité et/ou autonome.

Sous une forme, l'avion 10 comprend un fuselage 12, des ailes 14, un empennage 16 et un ou plusieurs système(s) de propulsion 18. Sous une forme, l'avion 10 est un avion à turboréacteurs à double flux. Dans d'autres modes de réalisation, l'avion 10 peut être n'importe quel avion à voilure fixe, y compris un avion à turboréacteurs à double flux et un avion à turbopropulseurs, ou il peut être soit un avion à voilure tournante, soit un avion à voilure hybride tournante et fixe. Dans différents modes de réalisation, l'avion 10 peut comprendre un seul moteur ou une pluralité de moteurs. Dans différents modes de réalisation, l'avion 10 peut employer n'importe quel nombre d'ailes 14. L'empennage 16 peut employer une seule ou de multiples surface(s) de commande de vol.

En se référant maintenant à la Figure 2, on peut voir une représentation schématique de plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un système de génération de puissance 20 selon un mode de réalisation de la présente invention. Sous une forme, l'avion 10 emploie le système de génération de puissance 20 pour - 4 - fournir du courant électrique à une charge 22. Sous une forme, la charge 22 est une charge à courant continu. Dans d'autres modes de réalisation, la charge 22 peut être n'importe quelle charge électrique. Le système de génération de puissance 20 comprend un moteur 24, un générateur synchrone 26 et un système de conversion de puissance 28. Sous une forme, le moteur 24 est un moteur de propulsion pour l'avion 10, et est considéré comme une partie d'un système de propulsion 18. Dans d'autres modes de réalisation, le moteur 24 peut être n'importe quel moteur associé à l'avion 10, par exemple un moteur de propulsion ou une unité de puissance auxiliaire (UPA). Dans encore d'autres modes de réalisation, le moteur 24 peut être n'importe quel moteur associé à n'importe quel système. Sous une forme, le moteur 24 est un moteur à turbine à gaz. Sous une forme particulière, le moteur 24 est un turboréacteur à double flux. Dans d'autres modes de réalisation, le moteur 24 peut être n'importe quel type de moteur à turbine à gaz, ou peut être un moteur hybride, un moteur à pistons ou n'importe quel type de moteur.

Le générateur synchrone 26 est couplé au moteur 24 et est actionné par celui-ci. Sous une forme, le générateur synchrone 26 est couplé au moteur 24 par l'intermédiaire d'une commande directe, par exemple selon laquelle le moteur 24 et le générateur synchrone 26 présentent la même vitesse de rotation. Dans d'autres modes de réalisation, le générateur synchrone 26 peut être couplé au moteur 24 par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs transmission(s), ou il peut être monté sur un arbre ou une bobine du moteur 24. Le générateur synchrone 26 comprend un enroulement de champ 30 et un enroulement d'armature (de stator) 32. Sous une forme, le générateur synchrone 26 est un générateur synchrone triphasé comprenant des branches de phase de sortie 32A, 32B et 32C. Dans d'autres modes de réalisation, le générateur synchrone 26 peut générer - 5 - n'importe quel nombre de phases, et peut être, par exemple, une machine à 5 phases. Le système de conversion de puissance 28 est couplé au générateur synchrone 26 et à la charge 22. Le système de conversion de puissance 28 est configuré de manière à commander la sortie du générateur synchrone 26 et à fournir du courant électrique à partir du générateur synchrone 26 à un bus à courant continu 34 pour alimenter la charge 22. Dans plusieurs modes de réalisation, le système de génération de puissance 20 peut comprendre ou être couplé à un système de stockage d'énergie 36 en parallèle avec la charge 22, par exemple, une batterie et/ou un ou plusieurs autre(s) type(s) de systèmes de stockage d'énergie couplé(s) à un bus à courant continu 36. Dans d'autres modes de réalisation, le système de génération de puissance 20 peut ne pas comprendre de système de stockage d'énergie tel que le système de stockage d'énergie 36.

En se référant à la Figure 3, on peut voir une représentation schématique de plusieurs aspects d'un exemple non limitatif d'un système de génération de puissance 20 selon un mode de réalisation de la présente invention. Le système de conversion de puissance 28 comprend une pluralité d'éléments ou de dispositifs électroniques, chacun de ceux-ci pouvant être formé comme un élément discret ou être formé à partir d'un ou plusieurs sous-élément(s). Dans différents modes de réalisation, les éléments du système de conversion de puissance 28 peuvent être formés sur une seule puce, par exemple, un circuit intégré spécifique à des applications (ASIC), ou comme une pluralité de puces et/ou d'autres composants discrets. Sous une forme, le système de conversion de puissance 28 comprend des éléments (dispositifs) électroniques qui se présentent sous la forme d'un convertisseur de puissance 40; un dispositif de commande de grille 42; un dispositif de commande de signaux de modulation d'impulsion en largeur (PWM) 44; - 6 - des blocs de commande 46, 48 et 50; des blocs d'erreur 52, 54 et 56, un bloc de transformation de cadre de référence de quadrature directe de (d-q) à a-b-c 58; un bloc de sommation 60; des fonctions de transfert 62 et 64; une unité de sortie de valeur de flux 66; un capteur de vitesse 68; un bloc d'intégration 70; un bloc d'erreur 72; un bloc de commande 74; un convertisseur de champ 76 et des capteurs de courant de branche de phase 78 et 80.

Le convertisseur de puissance 40 est couplé de façon communicante aux branches de phase 32A, 32B et 32C du générateur synchrone 26. Le convertisseur de puissance 40 est couplé de façon communicante au système de stockage d'énergie 36 et à la charge 22 par l'intermédiaire d'un bus à courant continu 34. Le dispositif de commande de grille 42 est couplé de façon communicante au convertisseur de puissance 40 et au dispositif de commande de signaux PWM 44. Les blocs de commande 46, 48 et 50 sont couplés de façon communicante aux blocs d'erreur 52, 54 et 56, respectivement. Sous une forme, les blocs de commande 46, 48 et 50 sont des dispositifs de commande proportionnels intégraux (PI). Dans d'autres modes de réalisation, d'autres types de dispositifs de commande peuvent être employés en plus ou à la place des blocs de commande PI.

Le dispositif de commande de signaux PWM 44 est configuré de manière à générer des signaux de commande de niveau logique PWM sur la base de la sortie du bloc de transformation 58 et de la sortie de courant de phase du générateur synchrone 26. Le dispositif de commande de grille 42 est couplé de façon communicante au dispositif de commande de signaux PWM 44 et au convertisseur de puissance 40. Le dispositif de commande de grille 42 est configuré de manière à recevoir les signaux logiques PWM en provenance du dispositif de commande de signaux PWM 44 et à générer - 7 - des signaux de commande au convertisseur de puissance 40 pour commander le fonctionnement du convertisseur de puissance 40. Le convertisseur de puissance 40 comprend une pluralité de dispositifs de semi-conducteurs de commutation de puissance (non montrés), par exemple, mais sans limitation, des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) qui exécutent une commutation de puissance pour convertir la sortie du générateur synchrone 26 afin de diriger le courant à utiliser sur le bus à courant continu 34. Dans d'autres modes de réalisation, d'autres dispositifs de commutation peuvent être employés, par exemple des transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET).

Le bloc de transformation 58 comprend une entrée de valeur de courant de composante de couple (Iqs*) ; une entrée de valeur de position angulaire 0; une entrée de valeur de courant de composante de flux (Ids*); et des sorties de valeur de référence de courant de phase ia*, ib* et ic*. Le bloc de transformation 58 est configuré de manière à transformer des données de référence de cadre en quadrature directe en données de référence de cadre triphasé a-b-c. Dans d'autres modes de réalisation, d'autres transformations peuvent être employées. Les blocs d'erreur 52, 54 et 56 sont couplés de façon communicante à des sorties ia*, ib* et ic*, respectivement, du bloc de transformation 58. Les blocs d'erreur 52 et 54 sont également couplés de façon communicante à des capteurs de courant de phase 80 et 78, respectivement. Les capteurs de courant de phase 80 et 78 sont configurés de manière à détecter le courant dans les branches de phase 32A et 32B, respectivement, à convertir les valeurs de courant en valeurs de tension, et à générer les valeurs de tension comme des valeurs indicatives du courant de la branche de phase 32A et du courant de la branche de phase 32B, respectivement. Les entrées du bloc de sommation 60 sont couplées de façon communicante aux capteurs de -8 courant de phase 80 et 78, et la sortie du bloc de sommation 60 est couplée de façon communicante au bloc d'erreur 56. Le bloc de sommation 60 est configuré de manière à déterminer, par exemple à calculer, une valeur de courant qui est indicative du courant de la branche de phase 32C, sur la base de la sortie des capteurs de courant de phase 80 et 78, par exemple sur la base de l'équation ia + ib + ic = O. Le bloc de sommation 60 est configuré de manière à transmettre la valeur de courant indicative du courant de la phase 32C au bloc d'erreur 56.

Le capteur de vitesse 68 est configuré de manière à détecter la vitesse de rotation (la fréquence) w du générateur synchrone 26. Sous une forme, le capteur de vitesse 68 est monté sur le générateur synchrone 26. Dans d'autres modes de réalisation, le capteur de vitesse 68 peut être monté dans d'autres endroits, ou sa fonction peut être dérivée en utilisant les courants détectés en provenance des capteurs de courant de phase 78 et 80. Dans encore d'autres modes de réalisation, le capteur de vitesse 68 peut être configuré de manière à détecter la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur 24 qui est couplé au générateur synchrone 26. Le bloc d'intégration 70 est couplé de façon communicante au capteur de vitesse 68. Le bloc d'intégration 70 est configuré de manière à intégrer la sortie du capteur de vitesse 68 (la fréquence de fonctionnement oe du générateur synchrone 26) afin de générer des données de position angulaire e indicatives de la position angulaire (de rotation) du générateur synchrone 26. Le bloc d'intégration 70 est couplé de façon communicative à l'entrée 0 du bloc de transformation 58, et est configuré de manière à transmettre les données de positions 0 au bloc de transformation 58.

Le bloc d'erreur 72 est configuré de manière à déterminer la différence entre la tension souhaitée (VREF) du bus à courant continu 34 et la tension réelle - 9 - (VB) du bus à courant continu 34 (par exemple, VB est mesurée par un capteur de tension, non montré). Le bloc de commande 74 est couplé de façon communicante au bloc d'erreur 72. Sous une forme, le bloc de commande 74 est un dispositif de commande proportionnel intégral (PI). Dans d'autres modes de réalisation, d'autres types de commandes peuvent être employés en plus ou à la place du dispositif de commande PI. Le bloc de commande 74 est configuré de manière à intégrer et à amplifier l'erreur de différence obtenue en comparant la tension souhaitée VREF et la tension réelle VB pour obtenir un courant de référence IREF sous la forme d'une valeur numérique.

Le bloc de commande 74 est couplé de façon communicante à une unité de sortie de valeur de flux 66. Le bloc de commande 74 est configuré de manière à transmettre IREF à la fois à l'unité de sortie de valeur de flux 66 et à la fonction de transfert 62. L'unité de sortie de valeur de flux 66 est également couplée de façon communicante au capteur de vitesse 68 et à la fonction de transfert 62. L'unité de sortie de valeur de flux 66 est configurée de manière à recevoir la fréquence de fonctionnement w (la vitesse de rotation) du générateur synchrone 26 en provenance du capteur de vitesse 68, et à recevoir IREF en provenance du bloc de commande 74. L'unité de sortie de valeur de flux 66 est configurée de manière à générer des données, par exemple une valeur de flux, sur la base du courant IREF et de la fréquence de fonctionnement actuelle w. Sous une forme, la sortie de l'unité de sortie de valeur de flux 66 est une valeur numérique de courant de composante de champ Ifld. Sous une forme, la sortie de l'unité de sortie de valeur de flux 66 varie avec IREF et avec la fréquence de fonctionnement w. Etant donné que IREF est basé sur l'erreur de différence obtenue en comparant la tension souhaitée VREF et la tension réelle VB, la sortie de l'unité de sortie de valeur de flux 66 varie avec l'erreur de différence. Sous une forme, - 10 - l'unité de sortie de valeur de flux 66 comprend une table de consultation (LUT) 66A, qui est par exemple stockée dans une mémoire, dans un logiciel, un progiciél et/cu un équipement (non montrés). Sous une forme, la LUT 66A stocke des données, par exemple des données sous la forme d'une pluralité de niveaux de flux afin de commander le fonctionnement du générateur synchrone 26 sous une pluralité de différentes conditions de vitesse et de charge du générateur synchrone 26 envisagées dans un service et/ou un test sur site du générateur synchrone 26 et/ou d'autres composants du système de génération de puissance 20. Dans d'autres modes de réalisation, d'autres formes de données peuvent être employées, par exemple des équations continues et/ou discontinues qui fournissent un sortie de niveau de flux qui varie sur la base des conditions de vitesse et de charge. L'unité de sortie de valeur de flux 66 est configurée de manière à transmettre la valeur de courant de composante de champ Ifld à la fonction de transfert 62 et à la fonction de transfert 64.

La fonction de transfert 62 est configurée de manière à combiner I fld et IREF, et à générer une valeur de courant de composante de couple Iqs* basée sur celle-ci. Le bloc de transfert 62 modifie IREF sur la base de la sortie de l'unité de sortie de valeur de flux 66 afin d'obtenir Iqs. La fonction de transfert 62 est couplée de façon communicative au bloc de transformation 58, et fournit une valeur de courant de composante de couple Iqs* comme entrée au bloc de transformation 58. Il convient de noter que pendant le fonctionnement du système de génération de puissance 20, la valeur de courant de composante de flux (Ids*) qui est entrée dans le bloc de transformation 58 est mise à zéro. Par conséquent, le fonctionnement du bloc de transformation 58 est basé sur des données de position 9 et sur le courant de composante de couple Iqs*. - 11 - La fonction de transfert 64 est couplée de façon communicante à l'unité de sortie de valeur de flux 66. L'unité de sortie de valeur de flux 66 transmet la valeur de courant de composante de champ Ifld comme entrée à la fonction de transfert 64, qui convertit la valeur de courant de composante de champ Ifld en une valeur de tension de référence de champ Vfld(ref). La fonction de transfert 64 est couplée de façon communicante à un convertisseur de champ 76, et transmet la valeur de tension de référence de champ Vfld(ref) au convertisseur de champ 76. Le convertisseur de champ 76 est configuré de manière à amplifier et à convertir la valeur de tension de référence de champ Vfld(ref) en une tension d'enroulement de champ, qui est fournie du convertisseur de champ 76 aux enroulements de champ 30. Le convertisseur de champ 76 commande l'excitation de l'enroulement de champ du générateur, et par conséquent commande la tension de sortie du générateur.

Le fonctionnement du système de génération de puissance 20 comprend un fonctionnement en régime permanent et un fonctionnement dynamique. Le fonctionnement dynamique comprend des variations de la vitesse, par exemple, du générateur synchrone 26, et de la charge, par exemple, de la charge du bus à courant continu 34. Pendant le fonctionnement du système de génération de puissance 20, il est souhaitable que le générateur synchrone 26 soit actionné à un rendement souhaité, par exemple un rendement optimal. Pour y parvenir, des modes de réalisation de la présente invention emploient le courant de composante de couple pour commander les courants d'enroulement de stator (d'armature), et le courant de composante de flux pour commander le courant de champ sur la base de données de flux qui sont stockées dans l'unité de sortie de valeur de flux 66. Ceci peut permettre d'optimiser la boucle de commande de champ pour actionner le générateur - 12 - synchrone 26 à un haut rendement, par exemple le rendement maximum. Sous une forme, l'entrée de courant de composante de flux Idg du bloc de transformation de cadre de' référénce de (d-q) à a-b-c 58 est mise à zéro et, par conséquent, les courants d'enroulement d'armature (de stator) 32 sont principalement déterminés par la composante de couple (la valeur de courant de composante de couple Iqs*). En outre, sous une forme, l'excitation du générateur synchrone 26 est commandée par la référence de courant de champ (la valeur de courant de composante de champ lfld) qui est générée par l'unité de sortie de valeur de flux 66. Sous une forme, la valeur de référence optimale pour la tension de champ pour une vitesse (la fréquence de fonctionnement w) et un courant de charge (par exemple le courant de charge du bus à courant continu 34) donnés est obtenue à partir de l'unité de sortie de valeur de flux 66. Dans un autre aspect, des modes de réalisation de la présente invention emploient des dispositifs de commande de courants instantanés pour l'armature basés sur les composantes orientées vers le champ, telles que des entrées, qui peuvent permettre une réponse plus rapide à des variations de la charge électrique, par exemple sur le bus à courant continu 34, par exemple, par rapport à des systèmes conventionnels. Dans encore un autre aspect, des modes de réalisation de la présente invention éliminent la nécessité de fermer la boucle pour la commande de champ sur la base de la tension alternative du stator.

Donc, sous une forme, une stratégie de commande pour réguler la tension continue du convertisseur de puissance qui est fournie par un générateur synchrone triphasé selon un mode de réalisation de la présente invention comprend ce qui suit: la tension continue souhaitée VREF est comparée avec la tension continue réelle VB, et l'erreur est intégrée et amplifiée pour obtenir la référence de courant IREF. Sous une forme, sur la base de la vitesse (la fréquence de fonctionnement w) et du courant de charge, des niveaux - 13 - de flux, par exemple des niveaux de flux optimaux qui correspondent à un fonctionnement à haut rendement du générateur synchrone 26, sont pré-calculés et stockés dans la LUT 66A. Ces valeurs stockées sont utilisées pour dériver les courants de référence de couple et de flux pour la commande du générateur synchrone 26.

Sous une forme, le courant de composante de couple est utilisé pour commander les courants d'enroulement de stator (d'armature), et le courant de composante de flux est utilisé pour commander le courant d'excitation sur la base du profil de flux qui est stocké dans la LUT 66A. Sous une forme, le courant de composante de flux Ids* pour la transformation d-q - abc est mis à zéro, de telle sorte que les courants d'armature soient principalement déterminés par la composante Iqs*. Sous une forme, la vitesse (la fréquence de fonctionnement w) du générateur synchrone 26 est intégrée dans le bloc d'intégration 70 afin d'obtenir l'angle 9 requis pour la transformation. Sous une forme, l'excitation du générateur synchrone 26 est commandée par la valeur de référence de courant de champ obtenue à partir de la LUT de profils de flux 66A. Sous une forme, la valeur de référence optimale pour la tension de champ pour une vitesse (la fréquence de fonctionnement w) et un courant de charge donnés est obtenue à partir de la LUT 66A. Dans certains modes de réalisation, la nécessité de fermer la boucle pour la commande de champ sur la base d'une tension alternative du stator est éliminée.

Etant donné que la tension requise finale est continue (par exemple, 270 V ou toute valeur appropriée), il n'est pas nécessaire de réguler la tension de sortie du stator. Sous une forme, le convertisseur de puissance 40 est utilisé pour réguler la tension continue. Sous une forme, les références de courant abc sont comparées avec les courants mesurés de l'armature et sont traitées à travers les dispositifs de commande PI 46, 48 et 50. Les signaux sont utilisés pour dériver les signaux de modulation d'impulsion en largeur afin de - 14 - commander les temps de commutation des dispositifs de commande de puissance dans le convertisseur de puissance 40. Sous une forme, les boucles de courant commandent également les courants instantanés du générateur synchrone 26.

Pendant le fonctionnement du système de génération de puissance 20, le bloc d'erreur 72 compare la tension souhaitée (VREF) du bus à courant continu 34 et la tension réelle (VB) du bus à courant continu 34 afin de générer une erreur de différence. Sous une forme, la tension réelle du bus à courant continu 34 est une valeur instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement du générateur synchrone 26. Dans divers modes de réalisation, la détermination peut être effectuée de façon continue, à un ou plusieurs intervalle(s) de fréquence, ou selon tout autre schéma d'échantillonnage. L'erreur de différence qui résulte de la comparaison est transmise au bloc de commande 74, qui intègre et amplifie le signal, formant la valeur de référence de courant IREF. La vitesse de rotation (la fréquence de fonctionnement w) du générateur synchrone 26 est obtenue par l'intermédiaire du capteur de vitesse 68. Dans divers modes de réalisation, la vitesse de rotation peut être obtenue de façon continue ou, par exemple, échantillonnée, à un ou plusieurs intervalle(s) de fréquence, ou selon tout autre schéma d'échantillonnage.

Un courant de composante de flux et un courant de composante de couple sont ensuite déterminés sur la base de la comparaison, de la fréquence de fonctionnement w et d'une valeur prédéterminée. Sous une forme, la valeur prédéterminée est une valeur de référence de flux qui est déterminée sur la base de la comparaison et de la fréquence de fonctionnement w du générateur synchrone 26. Sous une forme particulière, la valeur de flux est obtenue à partir de l'unité de sortie de valeur de flux 66 par l'intermédiaire de la - 15 - LUT 66A pendant le fonctionnement du générateur synchrone 26, par exemple pour chaque changement des conditions de vitesse et de charge, sur la base de la valeur de référence de courant IREF et de la fréquence de fonctionnement w. Chaque valeur prédéterminée de niveau de flux correspond à un résultat potentiel de la comparaison et à une fréquence de fonctionnement potentielle w du générateur synchrone 26. Sous une forme, la fréquence de fonctionnement w est une valeur instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement du générateur synchrone 26. Dans d'autres modes de réalisation, d'autres valeurs peuvent être employées, par exemple des moyennes temporelles de valeurs de fréquence.

Sous une forme, le courant d'excitation de l'enroulement de champ 30 du générateur synchrone 26 est commandé en utilisant le courant de composante de flux afin d'obtenir la tension continue souhaitée. Sous une forme, le courant de composante de flux est un courant de composante de flux d'enroulement de champ (par exemple, la valeur de courant de composante de champ Ifld). La valeur de courant de composante de champ Ifld est transmise à la fonction de transfert 64, qui convertit la valeur de courant de composante de champ Ifld en une valeur de référence de tension de champ Vfld(ref). La valeur de référence de tension de champ Vfld(ref) est transmise au convertisseur de champ 76, qui convertit la valeur de référence de tension de champ Vfld(ref) en une tension d'enroulement de champ, qui est ensuite transmise du convertisseur de champ 76 aux enroulements de champ 30 afin de commander les enroulements de champ 30.

Sous une forme, le courant d'enroulement d'armature (de stator) 32 du générateur synchrone 26 est commandé sur la base du courant de composante de couple de l'enroulement de stator. Sous une forme, la composante de couple est obtenue en transmettant la sortie de l'unité de sortie de valeur de flux 66, la - 16 - valeur de courant de composante de champ Ifld, de concert avec le IREFI à la fonction de transfert 62, qui génère la valeur de courant de composante de couple Iqs* sur la base dé la valeur de courant de composante de champ Ifld et du IREF. La valeur de courant de composante de couple Iqs* est fournie par la fonction de transfert 62 comme une entrée au bloc de transformation 58. En outre, la valeur de position angulaire 0 est déterminée en intégrant la fréquence de fonctionnement w au bloc d'intégration 70, qui fournit la valeur de position angulaire 0 comme entrée au bloc de transformation 58. Comme cela est mentionné ci-dessus, sous une forme, l'entrée de courant de composante de flux Ids* du bloc de transformation de cadre de référence de (d-q) à a-b- c 58 est mise à zéro.

Le bloc de transformation 58 détermine les valeurs de référence de courant d'enroulement de stator ia*, ib* et ic* sur la base de la valeur de courant de composante de couple Iqs*, de la valeur de position angulaire 0 et de l'entrée de courant de composante de flux Ids mise à zéro. Les capteurs de courant de phase 80 et 78 détectent le courant dans les branches de phase 32A et 32B du générateur synchrone 26, respectivement, et génèrent des valeurs de courant indicatives du courant de la branche de phase 32A et du courant de la branche de phase 32B, respectivement, qui sont transmises au bloc de sommation 60. Le bloc de sommation 60 calcule une valeur de courant indicative du courant de la branche de phase 32C. Les valeurs de courant qui représentent le courant dans les branches de phase 32A, 32B et 32C sont fournies aux blocs d'erreur 52, 54 et 56, respectivement, qui déterminent les différences (erreurs) entre les valeurs de référence de courant d'enroulement de stator ia*, ib* et ic* et les valeurs mesurées correspondantes de courant des branches de phase 32A, 32B et 32C. Les erreurs sont communiquées aux blocs de commande 46, 48 et 50, qui traitent et amplifient les erreurs pour les entrer dans - 17 - le dispositif de commande de signaux PWM 44. Le dispositif de commande de signaux PWM 44 génère des signaux PWM à partir des erreurs, et transmet les signaux 'PWM au' dispositif de commande de grille 42. Le dispositif de commande de grille 42 commande les dispositifs de commutation du convertisseur de puissance 40 afin de produire la sortie souhaitée de tension et de courant sur le bus à courant continu 34.

Des modes de réalisation de la présente invention comprennent un procédé de commande d'une sortie d'une machine électrique synchrone, comprenant les étapes suivantes: comparer une tension continue souhaitée avec une tension continue réelle; déterminer une fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone; déterminer un courant de composante de flux et un courant de composante de couple sur la base de la comparaison, de la fréquence de fonctionnement et d'une valeur prédéterminée; commander un courant d'enroulement de stator dans un enroulement de stator de la machine électrique sur la base du courant de composante de couple; et commander un courant d'excitation d'un enroulement de champ de la machine électrique en utilisant le courant de composante de flux afin d'obtenir la tension continue souhaitée.

Dans un perfectionnement, le courant de composante de flux est un courant de composante de flux d'enroulement de champ; et dans lequel un courant de composante de couple est un courant de composante de couple d'enroulement de stator.

Dans un autre perfectionnement, la valeur prédéterminée est une valeur de flux qui est déterminée sur la base de la comparaison et de la fréquence de fonctionnement. Dans encore un autre perfectionnement, la valeur de flux est obtenue à partir d'une table de - 18 - consultation pendant le fonctionnement de la machine électrique.

Dans encore un autre perfectionnement, la valeur prédéterminée est obtenue à partir d'une table de consultation pendant le fonctionnement de la machine électrique.

Dans encore un autre perfectionnement, la table de consultation contient une pluralité de valeurs prédéterminées; et dans lequel chaque valeur prédéterminée correspond à un résultat potentiel de la comparaison et à une fréquence de fonctionnement potentielle.

Dans un perfectionnement supplémentaire, la fréquence de fonctionnement est une valeur de fréquence de fonctionnement instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement de la machine électrique; et dans lequel la tension continue réelle est une valeur de tension réelle instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement de la machine électrique.

Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la détermination d'une position angulaire de la machine électrique synchrone; et la détermination d'une valeur de référence de courant d'enroulement de stator sur la base du courant de composante de couple et de la position angulaire.

Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la comparaison de la valeur de référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator en provenance d'un enroulement de stator de la machine électrique synchrone afin de déterminer une erreur de courant d'enroulement de stator. - 19 - Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la génération d'un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de l'erreur de courant d'enroulement de stator.

Des modes de réalisation de la présente invention comprennent un procédé de commande d'une sortie d'une machine électrique synchrone pour alimenter une charge, comprenant les étapes suivantes: prévoir un élément électronique qui est configuré de manière à générer une valeur de flux sur la base d'une première valeur d'entrée et d'une deuxième valeur d'entrée, dans lequel la première valeur d'entrée est basée sur une valeur de différence entre une valeur de sortie souhaitée et une valeur de sortie réelle correspondante; dans lequel la deuxième valeur d'entrée est une fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone; et dans lequel la valeur de flux varie avec des variations de la valeur de différence et de la fréquence de fonctionnement; actionner la machine électrique synchrone; déterminer la première valeur d'entrée tout en actionnant la machine électrique synchrone; détecter la deuxième valeur d'entrée tout en actionnant la machine électrique synchrone; entrer la première valeur d'entrée et la deuxième valeur d'entrée dans l'élément électronique; générer la valeur de flux sur la base de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée; déterminer un courant de composante de flux et un courant de composante de couple sur la base de la valeur de flux; commander un courant d'enroulement de stator dans un enroulement de stator de la machine électrique sur la base du courant de composante de couple; et commander un courant d'excitation d'un enroulement de champ de la machine électrique en utilisant le courant de composante de flux pour obtenir la valeur de sortie souhaitée.

Dans un perfectionnement, le procédé comprend en outre le stockage d'une relation entre une pluralité de valeurs de flux et une pluralité de combinaisons de - 20 - premières valeurs d'entrée et de deuxièmes valeurs d'entrée dans l'élément électronique, dans lequel la valeur de flux est déterminée sur la base de la relation, de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée.

Dans un autre perfectionnement, l'élément électronique comprend une table de consultation qui est stockée dans celui-ci et qui est configurée de manière à générer la valeur de flux sur la base de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée.

Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la détermination d'une position angulaire de la machine électrique synchrone sur la base de la fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone.

Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la détermination d'une valeur de référence de courant d'enroulement de stator sur la base du courant de composante de couple et de la position angulaire.

Dans encore un autre perfectionnement, le procédé comprend en outre la comparaison de la valeur de référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator en provenance d'un enroulement de stator de la machine électrique synchrone afin de déterminer une valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator; et la génération d'un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.

Dans un perfectionnement supplémentaire, la fréquence de fonctionnement est une vitesse de rotation de la machine électrique synchrone. - 21 - Dans encore un perfectionnement supplémentaire, la première valeur d'entrée est une valeur de référence de courant de charge.

Dans encore un autre perfectionnement, la sortie de la machine électrique synchrone est exécutée sans utiliser la commande de courant d'enroulement de champ pour la machine électrique synchrone sur la base de la tension alternative d'enroulement de stator de la machine électrique synchrone.

Des modes de réalisation de la présente invention comprennent un système de génération de puissance pour avion, comprenant: un moteur; un générateur synchrone qui est couplé au moteur et est actionné par celui-ci, dans lequel le générateur synchrone comprend un enroulement de champ et un enroulement de stator; un premier élément électronique qui est configuré de manière à générer une valeur de flux sur la base d'une première valeur d'entrée et d'une deuxième valeur d'entrée, dans lequel la première valeur d'entrée est basée sur une valeur de différence entre une valeur de sortie souhaitée du système de génération de puissance et une valeur de sortie réelle correspondante; dans lequel la deuxième valeur d'entrée est une fréquence de fonctionnement du générateur synchrone; et dans lequel la valeur de flux générée par le premier élément électronique varie avec des variations de la valeur de différence et de la fréquence de fonctionnement pendant le fonctionnement du générateur synchrone; un deuxième élément électronique qui est configuré de manière à générer la première valeur d'entrée; un troisième élément électronique qui est couplé au premier élément électronique et au deuxième élément électronique, et qui est configuré comme une fonction de transfert utilisable pour convertir la valeur de flux et la première valeur d'entrée en une valeur de courant de composante de couple conçue pour commander un courant - 22 - d'enroulement de stator dans l'enroulement de stator; et un quatrième élément électronique qui est couplé au premier élément électronique et qui est configuré de manière à convertir la valeur de flux en une valeur de référence d'enroulement de champ conçue pour commander un courant d'excitation dans l'enroulement de champ.

Dans un perfectionnement, le système de génération de puissance pour avion comprend en outre: un intégrateur qui est couplé au générateur synchrone et qui est configuré de manière à intégrer la fréquence de fonctionnement afin de fournir une position angulaire du générateur synchrone; et des moyens pour commander un courant d'enroulement de stator dans l'enroulement de stator sur la base de la position angulaire et de la valeur de courant de composante de couple.

Dans un autre perfectionnement, les moyens de commande sont configurés de manière à générer une valeur de référence de courant d'enroulement de stator, et sont configurés de manière à comparer la valeur de référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator afin de produire une valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator; et dans lequel les moyens de commande sont configurés de manière à commander le courant d'enroulement de stator sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.

Dans encore un autre perfectionnement, les moyens de commande sont configurés de manière à générer un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.

Dans encore un autre perfectionnement, le système de génération de puissance pour avion comprend en outre un bus à courant continu qui est alimenté par le générateur synchrone, dans lequel la valeur de sortie souhaitée est une tension de référence, et dans lequel - 23 - la valeur de sortie réelle est une tension du bus à courant continu.

Bien que' l'invention ait été décrite en connexion avec ce que l'on considère à l'heure actuelle comme constituant le mode de réalisation préféré et le plus pratique, on comprendra que l'invention n'est pas limitée au(x) mode(s) de réalisation divulgué(s), mais qu'au contraire il est prévu qu'elle englobe les différentes variantes ainsi que les agencements équivalents qui sont inclus à l'intérieur de l'esprit et de la portée des revendications annexées, l'interprétation la plus large devant être accordée à ladite portée de manière à englober la totalité de ces modifications et structures équivalentes comme la loi le permet. On comprendra en outre que l'emploi des termes "préférable", "de préférence" ou "préféré" dans la description ci-dessus indique qu'une caractéristique ainsi décrite puisse être plus souhaitable, elle peut néanmoins ne pas être nécessaire, et tout mode de réalisation qui en serait dépourvu peut être envisagé comme faisant partie de la portée de l'invention, portée qui est définie dans les revendications qui suivent. A la lecture des revendications, il est prévu que lorsque les mots "un", "une", "au moins un(e)" et "au moins une partie" sont utilisés, ils n'ont pas pour but de limiter la revendication à un seul article, sauf si le contraire est spécifiquement précisé dans la revendication. En outre, lorsque les expressions "au moins une partie" et/ou "une partie" sont utilisées, l'article peut comprendre une partie et/ou la totalité de l'article, sauf si le contraire est spécifiquement précisé.

Claims (24)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une sortie d'une machine électrique synchrone, comprenant les étapes suivantes: comparer une tension continue souhaitée avec une tension continue réelle; déterminer une fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone; déterminer un courant de composante de flux et un courant de composante de couple sur la base de la comparaison de la fréquence de fonctionnement et d'une valeur prédéterminée; commander un courant d'enroulement de stator dans un enroulement de stator de la machine électrique sur la base du courant de composante de couple; et commander un courant d'excitation d'un enroulement de champ de la machine électrique en utilisant le courant de composante de flux afin d'obtenir la tension continue souhaitée.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le courant de composante de flux est un courant de composante de flux d'enroulement de champ; et dans lequel le courant de composante de couple est un courant de composante de couple d'enroulement de stator.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur prédéterminée est une valeur de flux qui est déterminée sur la base de la comparaison et de la fréquence de fonctionnement.
4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la valeur de flux est obtenue à partir d'une table de consultation pendant le fonctionnement de la machine électrique.
5. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur prédéterminée est obtenue à partir d'une table- 25 - de consultation pendant le fonctionnement de la machine électrique.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la table de consultation contient une pluralité de valeurs prédéterminées; et dans lequel chaque valeur prédéterminée correspond à un résultat potentiel de la comparaison et à une fréquence de fonctionnement potentielle.
7. 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la fréquence de fonctionnement est une valeur de fréquence de fonctionnement instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement de la machine électrique; et dans lequel la tension continue réelle est une valeur de tension réelle instantanée qui est obtenue pendant le fonctionnement de la machine électrique.
8. 8. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la détermination d'une position angulaire de la machine électrique synchrone; et la détermination d'une valeur de référence de courant d'enroulement de stator sur la base du courant de composante de couple et de la position angulaire.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre la comparaison de la valeur de référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator en provenance d'un enroulement de stator de la machine électrique synchrone afin de déterminer une erreur de courant d'enroulement de stator.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre la génération d'un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de l'erreur de courant d'enroulement de stator.- 26 -
11. 11. Procédé de commande d'une sortie d'une machine électrique synchrone pour alimenter une charge, comprenant les étapes suivantes: prévoir Un élément électronique qui est configuré de manière à générer une valeur de flux sur la base d'une première valeur d'entrée et d'une deuxième valeur d'entrée, dans lequel la première valeur d'entrée est basée sur une valeur de différence entre une valeur de sortie souhaitée et une valeur de sortie réelle correspondante; dans lequel la deuxième valeur d'entrée est une fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone; et dans lequel la valeur de flux varie avec des variations de la valeur de différence et de la fréquence de fonctionnement; actionner la machine électrique synchrone; déterminer la première valeur d'entrée tout en actionnant la machine électrique synchrone; détecter la deuxième valeur d'entrée tout en actionnant la machine électrique synchrone; entrer la première valeur d'entrée et la deuxième valeur d'entrée dans l'élément électronique; générer la valeur de flux sur la base de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée; déterminer un courant de composante de flux et un courant de composante de couple sur la base de la valeur de flux; commander un courant d'enroulement de stator dans un enroulement de stator de la machine électrique sur la base du courant de composante de couple; et commander un courant d'excitation d'un enroulement de champ de la machine électrique en utilisant le courant de composante de flux pour obtenir la valeur de sortie souhaitée.
12. 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre le stockage d'une relation entre une pluralité de valeurs de flux et une pluralité de combinaisons de premières valeurs d'entrée et de deuxièmes valeurs- 27 - d'entrée dans l'élément électronique, dans lequel la valeur de flux est déterminée sur la base de la relation, de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée.
13. 13. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'élément électronique comprend une table de consultation qui est stockée dans celui-ci et qui est configurée de manière à générer la valeur de flux sur la base de la première valeur d'entrée et de la deuxième valeur d'entrée.
14. 14. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre la détermination d'une position angulaire de la machine électrique synchrone sur la base de la fréquence de fonctionnement de la machine électrique synchrone.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre la détermination d'une valeur de référence de courant d'enroulement de stator sur la base du courant de composante de couple et de la position angulaire.
16. 16. Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre la comparaison de la valeur de référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator en provenance d'un enroulement de stator de la machine électrique synchrone afin de déterminer une valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator; et la génération d'un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.
17. 17. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la fréquence de fonctionnement est une vitesse de rotation de la machine électrique synchrone.- 28 -
18. 18. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la première valeur d'entrée est une valeur de référence de courant de charge.
19. 19. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la sortie de la machine électrique synchrone est exécutée sans utiliser de commande de courant d'enroulement de champ pour la machine électrique synchrone sur la base d'une tension alternative d'enroulement de stator de la machine électrique synchrone.
20. 20. Système de génération de puissance pour avion, comprenant: un moteur; un générateur synchrone qui est couplé au moteur et est actionné par celui-ci, dans lequel le générateur synchrone comprend un enroulement de champ et un enroulement de stator; un premier élément électronique qui est configuré de manière à générer une valeur de flux sur la base d'une première valeur d'entrée et d'une deuxième valeur d'entrée, dans lequel la première valeur d'entrée est basée sur une valeur de différence entre une valeur de sortie souhaitée du système de génération de puissance et une valeur de sortie réelle correspondante; dans lequel la deuxième valeur d'entrée est une fréquence de fonctionnement du générateur synchrone; et dans lequel la valeur de flux générée par le premier élément électronique varie avec des variations de la valeur de différence et de la fréquence de fonctionnement pendant le fonctionnement du générateur synchrone; un deuxième élément électronique qui est configuré de manière à générer la première valeur d'entrée; un troisième élément électronique qui est couplé au premier élément électronique et au deuxième élément électronique, et qui est configuré comme une fonction de transfert utilisable pour convertir la valeur de flux et la première valeur d'entrée en une valeur de courant de composante de couple conçue pour commander- 29 - un courant d'enroulement de stator dans l'enroulement de stator; et un quatrième élément électronique qui est couplé au premier élément électronique et qui est configuré de manière à convertir la valeur de flux en une valeur de référence d'enroulement de champ conçue pour commander un courant d'excitation dans l'enroulement de champ.
21. 21. Système de génération de puissance pour avion 10 selon la revendication 20, comprenant en outre: un intégrateur qui est couplé au générateur synchrone et qui est configuré de manière à intégrer la fréquence de fonctionnement afin de fournir une position angulaire du générateur synchrone; et 15 des moyens pour commander un courant d'enroulement de stator dans l'enroulement de stator sur la base de la position angulaire et de la valeur de courant de composante de couple. 20
22. 22. Système de génération de puissance pour avion selon la revendication 21, dans lequel les moyens de commande sont configurés de manière à générer une valeur de référence de courant d'enroulement de stator, et sont configurés de manière à comparer la valeur de 25 référence de courant d'enroulement de stator avec une valeur mesurée de courant d'enroulement de stator afin de produire une valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator; et dans lequel les moyens de commande sont configurés de manière à commander le 30 courant d'enroulement de stator sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.
23. 23. Système de génération de puissance pour avion selon la revendication 22, dans lequel les moyens de 35 commande sont configurés de manière à générer un signal de modulation d'impulsion en largeur sur la base de la valeur d'erreur de courant d'enroulement de stator.- 30 -
24. 24. Système de génération de puissance pour avion selon la revendication 20, comprenant en outre un bus à courant continu qui est alimenté par le générateur synchrone, dans lequel la valeur de sortie souhaitée est une tension de référence, et dans lequel la valeur de sortie réelle est une tension du bus à courant continu.