FR3003415A1

FR3003415A1 - Installation et procede de commande d'une machine a champ tournant

Info

Publication number: FR3003415A1
Application number: FR1452001A
Authority: FR
Inventors: Martin Braun; Thomas Gaberan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-09-19
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: CN104052347B; DE102013204382A1; FR3003415B1; CN104052347A; US20140265958A1; US9680403B2

Abstract

Installation de commande (10) de machine à champ tournant (9) comportant une installation de détermination angulaire (20), une installation de modulation (11) générant un motif de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande (S) pour commander un onduleur (8) qui, en fonction des impulsions de tension de commande (S) transforme une tension continue (U) en une tension alternative pour commander la machine à champ tournant (9). Une installation de mesure (13) est couplée à la machine (9) et mesure les courants machine (IB) générés par les impulsions de tension de mesure (T) et transmet les intensités (IB), mesurées à l'installation de détermination angulaire (20) pour déterminer l'angle du rotor. L'installation (20) transmet les impulsions à l'installation (11), qui émet les impulsions de tension de mesure (T) à l'onduleur (8) et synchronise la sortie des impulsions de tension de mesure (T) avec la sortie des impulsions de tension de commande (S).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une installation et un procédé de commande d'une machine à champ tournant, notamment d'une machine à champ tournant rotative ou linéaire d'un système d'entraînement électrique de véhicule électrique. Etat de la technique Pour la régulation de la machine à champ tournant, par exemple dans un système d'entraînement électrique d'un véhicule électrique, la connaissance de la position relative du rotor par rapport au stator de la machine à champ tournant joue un rôle central. Pour que la machine à champ tournant puisse fournir le couple demandé, on génère un champ électrique rotatif dans le stator de la machine. Ce champ électrique rotatif tourne en synchronisme avec le rotor. Pour générer ce champ, il faut connaître l'angle actuel du rotor pour permettre la régulation. Une possibilité pour déterminer la position du rotor consiste à utiliser des capteurs mécaniques, optiques ou magnétiques. Ces capteurs sont toutefois coûteux et encombrants dans le système d'entraînement électrique. Une autre possibilité pour déterminer l'angle du rotor consiste à mesurer les tensiosn dans les lignes de phase de la machine à champ tournant pour différentes combinaisons de courants de phase dans la machine à champ tournant pour en déduire tournant l'angle actuel du rotor en fonction de la réponse du système de la machine à champ. Pour cela il n'y a pas lieu d'utiliser des capteurs ex- ternes. Par exemple, le document DE 10 2009 029 896 Al décrit un procédé pour déterminer la position du rotor d'une machine à champ tournant qui exploite la réponse électrique de la machine à champ tournant à deux impulsions de tensions décalées dans le temps et perpendiculaires l'une à l'autre. Le document WO 92/01331 Al décrit un dispositif de circuit pour la saisie de l'angle de rotation sans capteur dans une machine électrique utilisant des impulsions de tension générées par l'onduleur alimentant la machine électrique comme signaux de mesure électrique servant à détecter l'angle de rotation.

Le document DE 102 26 974 Al décrit un procédé sans capteur pour déterminer la position angulaire du rotor d'une machine électrique utilisant pour la modulation, largeur d'impulsion, des vecteurs d'espace, d'essai, orientés selon le champ de manière synchrone pour générer la composante de courant alternatif lié au signal d'essai et qui est utilisée pour déterminer l'angle de position. Dans le procédé habituel, le fonctionnement de l'unité de modulation qui génère les signaux de commande modulés pour le fonctionnement proprement dit de la machine à champ tournant doit être interrompu temporairement pour injecter des impulsions de tension servant à mesurer la réponse du système constitué par la machine à champ tournant dans les lignes de phase. Cela risque de produire des variations ou des ondulations de tension et/ou d'intensité non souhaitées sur les bornes d'entrée de la machine à champ tournant.

But de l'invention La présente invention a pour but de développer un moyen de détermination de l'angle de rotor sans utiliser de capteur, de minimiser les variations de tension et/ou d'intensité et de simplifier les capteurs de courant et de tension.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une installation de commande de machine à champ tournant comportant une installation de détermination angulaire générant des impulsions de tension de mesure, une installation de modulation générant un motif de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande pour com- mander un onduleur qui, en fonction des impulsions de tension de commande, transforme une tension continue en une tension alternative pour commander la machine à champ tournant et une installation de mesure couplée aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant mesurant les courants machines générés par les impulsions de tension de mesure aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant et qui transmet les intensités de courant machine, mesurées à l'installation de détermination angulaire pour déterminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant. L'installation de détermination angulaire transmet les impulsions de mesure de tension générées de l'installation de déter- mination angulaire à l'installation de modulation, et l'installation de modulation émet les impulsions de tension de mesure à l'onduleur et synchronise la sortie des impulsions de tension de mesure avec la sortie des impulsions de tension de commande.

En d'autres termes, l'invention développe une installation de commande d'une machine à champ tournant équipée d'une installation de détermination angulaire générant des impulsions de tension de mesure. Elle comporte également une installation de modulation pour générer le motif de commutation de tension avec des impulsions de ten- sion de commande pour commander l'onduleur qui, en fonction des im- pulsions de tension de commande, transforme une tension continue en une tension alternative alimentant la machine à champ tournant ainsi qu'une installation de mesure couplée aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant et permettant de mesurer les courants dans la machine générés par les impulsions de tension de mesure sur les bornes d'entrée de la machine à champ tournant et de transmettre les intensités mesurées dans la machine à l'installation de détermination angulaire pour déterminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant. L'installation de détermination angulaire transmet les impulsions de tension de mesure générées de l'installation de détermination angu- laire à l'installation de modulation. L'installation de modulation émet les impulsions de tension de mesure à l'onduleur et synchronise l'émission des impulsions de tension de mesure sur l'émission des impulsions de tension de commande.

Selon un autre développement, l'invention a pour objet un système d'entraînement électrique équipé d'une machine à champ tournant, d'un redresseur qui transforme la tension continue en une tension alternative pour commander la machine à champ tournant selon un premier développement de l'invention.

Selon un autre développement, l'invention a pour objet un procédé de commande d'une machine à champ tournant comprenant les étapes suivantes consistant à: - générer des impulsions de tension de mesure pour la machine synchrone par une installation de détermination angulaire, - générer des motifs de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande pour commander un onduleur qui, en fonction des impulsions de tension de commande transforme une tension continue en une tension alternative servant à commander la ma- chine synchrone par une installation de modulation, - transmettre les impulsions de tension de mesure générées par l'installation de détermination angulaire à l'installation de modulation, - synchroniser l'émission des impulsions de tension de mesure à l'onduleur avec émission des impulsions de tension de commande par l'installation de modulation, - émettre les impulsions de tension de mesure vers l'onduleur par l'installation de modulation, - mesurer les courants machine générés par les impulsions de tension de mesure sur les bornes d'entrée de la machine synchrone et - transmettre les intensités machine, mesurées à l'installation de détermination angulaire pour déterminer l'angle du rotor de la machine synchrone par l'installation de détermination angulaire. De façon générale, l'invention a pour objet l'intégration d'un procédé sans capteur pour déterminer la position du rotor d'une machine à champ tournant dans l'unité de modulation servant à commander le système d'entraînement. Les impulsions de tension nécessaires pour déterminer la position du rotor sont synchronisées sur les impulsions de tension de commande de la machine à champ tournant par un onduleur, c'est-à-dire que les impulsions de tension de mesure sont intégrées directement dans le fonctionnement habituel de l'unité de modulation. La mesure des grandeurs caractéristiques du système telles que les intensités du courant dans le stator, les tensions dans le stator et des paramètres analogues du système de la machine à champ tournant et qui constitue la réponse aux impulsions de tension de me- sure sont exécutées dans la même trame de temps avec la modulation des impulsions de tension de commande. Un avantage considérable de cette procédure est de sup- primer certains composants par ailleurs nécessaires : par exemple il ne faut pas de processeurs de signal distincts pour émettre les impulsions de signal de mesure vers l'onduleur. On peut également supprimer les composants distincts servant à saisir le signal de mesure. De plus, il est avantageux que la saisie des paramètres de fonctionnement de la machine à champ tournant ne doive pas être mo- difiée en plus. De ce fait, on ne génère pas de variations d'intensité ou de tension, gênantes, ou des ondulations de ces grandeurs sur les bornes d'entrée de la machine à champ tournant. L'invention a en outre l'avantage que le mode de commande habituel de l'unité de modulation n'a pas a être adapté à la détermination de la position du rotor ou à ne l'être que de manière secondaire. Cela permet d'utiliser les processeurs usuels de signal ou les unités de modulation usuelles pour la commande de l'onduleur. L'exploitation des impulsions de tension de mesure par l'installation de détermination angulaire peut être adaptée de manière variable aux exigences de l'unité de modulation en particulier l'instant de la saisie du signal de mesure peut être subordonnée à la consigne de l'unité de modulation. Selon un développement de l'installation de commande selon l'invention, cette installation comporte une installation de sélection comparant les impulsions de tension de mesure reçues de l'installation de détermination angulaire aux impulsions de tension de commande de l'installation de modulation et en fonction de cette comparaison au moins l'une des impulsions de tension de mesure est remplacée par une impulsion de tension de commande, ce qui permet d'utiliser de toute façon les impulsions de tension de commande émises, en même temps comme impulsion de tension de mesure. Cela réduit d'autant la perturbation du mode de fonctionnement normal de l'installation de modulation. Selon un autre développement de l'installation de com- mande, l'installation de modulation émet un signal de synchronisation pour synchroniser le fonctionnement de l'installation de mesure avec des installations de tension de commande vers l'installation de mesure. L'installation de modulation peut donner une priorité plus élevée au mode de commande habituel qu'au mode de mesure pour déterminer la position du rotor, ce qui se traduit par moins d'interruption du mode de commande et ainsi une plus grande régularité de fonctionnement de la machine à champ tournant. Selon un autre développement de l'installation de com- mande de l'invention, l'installation de modulation génère les impulsions de tension de commande de l'onduleur selon un procédé de modulation par largeur d'impulsion notamment un procédé par modulation de largeur d'impulsion, centré. Selon un autre développement de l'installation de com- mande de l'invention, l'installation de détermination angulaire génère au moins une première impulsion de tension de mesure à un premier instant de mesure et au moins une seconde impulsion de tension de mesure tournée de plus de 90° par rapport à la première impulsion de tension de mesure à un second instant de mesure situé après la première impulsion de tension de mesure. L'impulsion de tension de me- sure produit dans la machine à champ tournant, de façon ciblée une anisotropie magnétique qui se détecte par l'exploitation de la réponse électrique de la machine à champ tournant. La machine à champ tournant ne nécessite avantageusement aucune adaptation. Le procédé s'utilise à la fois pour des machines à champ tournant à aimantation permanente et aussi pour des machines à champ tournant, rotatives ou linéaires à excitation extérieure. Selon un autre développement de l'installation de com- mande de l'invention, l'installation de mesure assure la mesure des tensions de stator de la machine à champ tournant. Ainsi, l'installation de détermination angulaire peut être conçue en outre pour qu'en fonction des intensités de courant mesurées dans la machine et des tensions de stator de la machine à champ tournant sur le fondement d'un modèle de cette machine à champ tournant, on détermine des intensités modèles et au premier et au second instant de mesure on forme respecti- vement un premier vecteur d'espace de différence d'intensité et un second vecteur d'espace de différence d'intensité à partir de la différence des courants mesurés dans la machine et des courants dans le modèle. Selon un autre développement de l'installation de commande de l'invention, l'installation de détermination angulaire déter- mine l'angle de rotor de la machine à champ tournant par des combinaisons linéaires du premier et du second vecteur de différences d'intensité. A partir de la somme des vecteurs d'espace de différences d'intensité on peut avoir le secteur dans lequel se trouve le rotor pour une détermination exacte et aussi la différence des vecteurs d'espace de différence de courants pour avoir la position exacte du rotor dans le capteur. Ainsi, la position du rotor est connue de manière univoque et avec une grande précision. Il importe peu dans ces conditions quelle phase de la machine reçoit les impulsions de tension de mesure aussi longtemps que les premières et secondes impulsions de tension de me- sure sont décalées l'une par rapport à l'autre suivant l'angle supérieur à 90°. Selon un autre développement du système d'entraînement de l'invention, le système comporte une installation de filtre LC entre le redresseur et les bornes d'entrée de la machine à champ tournant, ce qui élargit la détermination de l'angle de rotor également à des systèmes avec des filtres LC pour lesquels les procédés classiques de détermination de l'angle du rotor ne peuvent s'appliquer. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de système d'entraînement électrique de machine à champ tournant représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'entraînement électrique comprenant une machine à champ tournant selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une installation angulaire selon un second mode de réalisation de la présente invention, - la figure 3 est une vue schématique d'un procédé de commande d'une machine à champ tournant selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un diagramme par exemple des signaux de commande PWM d'une machine à champ tournant selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est un diagramme schématique pour une impulsion de tension de mesure prise à titre d'exemple pour la détermination de l'angle du rotor avec une machine à champ tournant selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 est un diagramme schématique pour par exemple la succession des impulsions de tension de mesure pour la détermination de l'angle du rotor d'une machine à champ tournant selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est un schéma d'une autre impulsion de tension de mesure, prise à titre d'exemple pour la détermination de l'angle du rotor d'une machine à champ tournant selon un autre mode de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention Les machines à champ tournant selon l'invention sont des machines électriques avec un rotor à aimantation constante ou un rotor synchrone sur un champ magnétique tournant en fonction du temps dans un stator enveloppant, assurant l'entraînement par la coopération magnétique de façon que le rotor exécute un mouvement synchrone aux rapports de tensions dans le stator ou suivent avec un angle de glissement respectif. Cela signifie que la vitesse de rotation suivant le nombre de paires polaires dépend directement de la fréquence de la tension du stator. Les machines à champ tournant au sens de la présente invention sont par exemple des machines à champ tournant à courants tournants qui sont par exemple réalisées comme machines à polarisation extérieure ou intérieure ayant un rotor et un stator. En outre, les machines à champ tournant selon la présente invention peuvent être des machines à pôles en forme de branche ou de machines à pôles pleins. Les machines à pôles, à l'état non saturé, ont une inductance du rotor indépendant de l'axe alors que les machines à branches polaires ont un axe polaire remarquable encore appelé « axe d» dans la direction duquel, du fait du moindre entrefer, l'inductance principale est supérieure dans la direction de l'intervalle polaire à l'axe q. Les procédés développés ci-après des installations de commande s'appliquent en principe dans les mêmes conditions à des machines à pôles pleins ou des machines à branches polaires sauf si dans la suite de la descrip- tion on évoque de manière explicite un traitement différent des divers types de machines à champ tournant. De façon générale, toutes les considérations et explications données pour les machines à champ tournant à excitation permanente ou à excitation extérieure, rotative, s'appliquent également aux machines linéaires à champ tournant. La figure 1 est un schéma d'un système d'entraînement électrique 100 d'une machine à champ tournant 9 recevant un courant triphasé. Un onduleur 8 par exemple sous la forme d'un onduleur impulsionnel 8 transforme une tension continue U en une tension alterna- tive triphasée. Par exemple, la machine à champ tournant 9 est une machine à champ tournant triphasée. Mais en principe, il est également possible de prévoir une machine à champ tournant 9 avec un nombre différent de phases. La régulation de la machine à champ tournant 9 dans le système d'entraînement électrique joue un rôle central. Pour que la machine à champ tournant fournisse le couple demandé, on génère dans le stator de la machine, un champ électrique rotatif qui tourne en synchronisme avec le rotor. Pour générer ce champ, il faut connaître l'angle actuel du rotor pour assurer la régulation.

Le système électrique 100 comprend ainsi une installa- tion de commande 10 couplée à la machine à champ tournant 9 ou à l'onduleur 8 et qui est conçue pour commander la machine à champ tournant 9 ou réguler son fonctionnement. L'installation de commande 10 utilise pour cette commande ou régulation, l'angle de rotor dépen- dant du temps du rotor de la machine à champ tournant 9 par rapport au stator de la machine à champ tournant 9. L'installation de commande 10 reçoit la vitesse de rota- tion w souhaitée par un régulateur de vitesse de rotation 1 qui transforme ce signal en une intensité de consigne IM pour le régulateur de courant de stator 2. Le régulateur de courant de stator 2 émet une ten- sion de consigne UM pour la commande de la machine à champ tournant 9. Les intensités de consigne IM et les tensions de consigne UM sont générées dans un système de coordonnées (d, q) et sont transmises à une première installation de transformation 3 qui génère à partir des tensions de consigne UM dans le système de coordonnées (d, q) des ten- sions de consigne UP dans le système de coordonnées de phase de la machine à courant tournant 9, par exemple trois tensions de consigne de phase UP, différentes pour une machines à champ tournant 9, triphasée.

Les tensions de consigne UP sont convertis dans une ins- tallation de modulation 11 en impulsions de tension de commande S pour l'onduleur 8 qui transforme une tension continue U en une tension alternative polyphasée selon les impulsions de commande de tension S. Les courants de phase produites par les tensions alternatives peuvent être filtrés par exemple dans une installation de filtre LC, 7 avec des bobines 7b et des capacités 7a. L'installation de filtre LC, 7 donnée à titre exemple à la figure 1 constitue un filtre passe-bas pour les courants de phase. Pour fournir un écart de régulation au régulateur de vi- tesses de rotation 1 et la première installation de transformation 3 on utilise un système de régulation sous-jacent comportant une installation de calcul de vitesse de rotation 5. L'installation de calcul de vitesse de rotation 5 donne la vitesse de rotation effectivement calculée WC ainsi que l'angle de rotation effectivement calculé pc qui sont envoyés au premier régulateur de vitesses de rotation 1 et à la première installa- tion de transformation 3. L'installation de calcul de vitesse de rotation 5 utilise à cet effet d'une part les courants de phase mesurés IK dans le système de coordonnées (d, q) qui dépendent des courants de phase IB mesurés dans un système de coordonnées de phases de la machine à champ tournant 9 par une seconde installation de transformation 4. Pour cela, la seconde installation de transformation 4 utilise l'information de position de rotor correspondant à l'angle de rotor PC, calculé. D'autre part, l'installation de calcul de vitesse de rotation 5 utilise un angle de rotor modélisé SC calculé par une installation de dé- termination angulaire 20. L'installation de détermination angulaire 20 prend pour cela les courants de phase mesurés IB dans le système de coordonnées de phase de la machine à champ tournant 9 ainsi que les tensions de phase mesurées UB fournies par exemple par une installation de me- sure 13 comportant des capteurs de courant et de tension 6a, 6b, une installation de capteurs 6 située entre l'installation de filtre LC, 7 et la machine à champ tournant 9. Il est également possible en inverse que l'installation de mesure 13 calcule les tensions de phase UB à partir des intensités de phase IB, mesurée.

Un mode de réalisation donné à titre d'exemple de l'installation de détermination angulaire 20 est décrit de façon plus détaillée à la figure 2. L'installation de détermination angulaire 20 permet par exemple de déterminer plusieurs vecteurs d'espace de différences de courant IBc ; un courant de stator idéal IB d'un modèle de machine idéale 21 se calcule à partir de la tension de stator mesurée. Comme machine modèle idéale, on utilise une machine totalement symétrique sans tolérances. L'installation de détermination angulaire 20 comporte une installation de calcul 24 qui génère des impulsions de tension de mesure à différents instants de mesure. Par exemple, l'installation de calcul 24 génère une première installation de tension de mesure à un premier instant de mesure et au moins une seconde impulsion de tension de mesure tournée de plus de 90 degré par rapport à la première installation de tension de mesure vers un second instant de tension de mesure situé après le premier instant de tension de mesure. Ces ins- tants de tension de mesure peuvent être transmis par le signal de commande T à l'installation de modulation 11 ou à l'installation de sélection 12. Pour chacune des impulsions de tension de mesure, on peut déterminer des réponses correspondantes du système sous la forme de cou- rants machine mesurés IB et de tension de stator de la machine à champ tournant 9, par exemple à l'aide d'une installation de mesure 13 de l'installation de commande 10. L'installation de mesure 13 est couplé par une installa- tion de capteurs 6 aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant 9 de façon qu'avec un capteur d'intensité 6b et/ou un capteur de ten- sion 6a, l'installation de mesure puisse mesurée les courants de machine IB générés par les premières et les secondes installations de tension de mesure et/ou les tensions de stator UB sur les bornes d'entrée de la machine à champ tournant 9 et de les transmettre comme paramètres de mesure d'une part à l'installation de détermination angulaire 20 et d'autre part à la seconde installation de transformation 4. L'installation de détermination angulaire 20 reçoit les in- tensités machine IB, mesurées et/ou les tensions de stator UB pour dé- terminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant 9. Pour cela et en fonction du modèle enregistré sur le fondement du modèle de machine 21 idéal de la machine à champ tournant 9, l'installation de calcul 24, on détermine les intensités modélisées IC et on forme au premier et second instant de mesure, chaque fois un premier et un se- cond vecteur d'espace de différences d'intensité IBc à partir de la diffé- rence des intensités machines IB mesurées et des intensités modélisées Ic. Un dispositif de combinaison 23 permet alors de réunir les différents vecteurs d'espace de différences d'intensité IBc selon des combinaisons linéaires à partir desquelles on détermine l'angle du rotor sc de la ma- chine à champ tournant 9. A titre d'exemple, un premier instant de mesure on injecte la première impulsion de tension de mesure dans la machine à champ tournant 9 de façon qu'à un instant après l'injection de cette première impulsion de tension de mesure, on recueille une première valeur de mesure des intensités de stator IB dans au moins deux des phases de la machine à champ tournant 9. De la même manière, un second instant de mesure on injecte la seconde impulsion de tension de mesures décalées de plus de 90° par rapport à la première impulsion de tension de mesure dans la machine à champ tournant 9 de façon qu'à un instant après l'injection de cette seconde impulsion de tension de mesure on recueille une seconde valeur de mesure pour les courants de stator IB dans au moins deux des phases de la machine à champ tournant 9. Le premier et le second vecteur d'espace de différence de courant IBc se calculent en formant la différence entre les courants de stator mesurés IB et les courants de stator idéalisé Ic dans une installation de somation 22. Le dispositif de combinaison 23 forme alors des combinaisons linéaires à partir des vecteurs d'espace de différences de courants, déterminées et à partir desquelles on calcule ensuite la posi- tion du rotor. A partir de la somme des vecteurs d'espace de différences d'intensités IBc, on détermine le secteur dans lequel se trouve le rotor et à partir de la différence des vecteurs d'espace de différence d'intensité IBc on détermine la position exacte du rotor dans le secteur. Selon ce procédé, pour chacune des opérations de mesure on applique à chaque fois une seule impulsion de tension de mesure dans une phase quel- conque de la machine à champ tournant 9, indépendamment de ce que la machine à champ tournant 9 comporte ou non une installation de filtre LC, 7 en amont. Le dispositif de combinaison fournit alors comme paramètre de sortie, l'angle de rotor modélisé sc qui est utilisé par l'installation de calcul de vitesse de rotation 5 pour déterminer la posi- tion du rotor pc et aussi la vitesse de rotation W et C de la machine à champ tournant 9, notamment aux faibles vitesses de rotation de la machine à champ tournant 9. L'impulsion de tension de mesure produit de manière ci- blée une anisotropie magnétique dans la machine à champ tournant 9 et par celle-ci on détecte les courants de stator IB et on les utilise pour déterminer la position du rotor. Pour cela, il suffit d'exploiter la réponse électrique de la machine à champ tournant 9. Le calcul du courant de stator idéalisé Ic peut se faire de préférence à partir de la tension de stator, mesurée UB en négligeant la résistance du stator et en procé- dant par intégration. L'intégration se fait sur l'intervalle de temps compris entre l'installation de mesure et l'instant auquel on mesure la tension de stator UB. Une caractéristique essentielle de l'invention concerne la synchronisation de l'impulsion de tension de mesure T avec le déroule- ment de l'impulsion de tension de commande S générée pendant le fonctionnement habituel de l'installation de modulation 11 pour l'onduleur 8. Si l'impulsion de tension de mesure T est appliquée à l'onduleur 9 par l'installation de modulation 11 en mode normal, de fa- çon intégrée, il n'est plus nécessaire ou du moins cela n'est nécessaire que dans certains cas précis, d'interrompre le procédé de commande de l'onduleur 8 pour appliquer un procédé de mesure d'angle de rotor. La figure 3 est un schéma d'un exemple de procédé 300 pour commander une machine à champ tournant, notamment une ma- chine à champ tournant 9 comme celle présentée à titre d'exemple à la figure 1. Le procédé 30 peut utiliser les relations décrites en liaison avec la figure 1 et 2 ainsi que les figures 4 à 6. Dans une première étape, on génère 31 les impulsions de tension de mesure T pour la machine à champ tournant 9 avec l'installation de détermination angulaire 20. En même temps, dans une étape 32, l'installation de modulation 11 génère un motif de commutation de tension par des impulsions de tension de commande S pour commander un onduleur 8 qui, en fonction des impulsions de tension de commande S transforme une tension continue U en une tension al- ternative pour commander la machine à champ tournant 9. Les impulsions de tension de mesure T générées sont transmises dans l'étape 33 à l'installation de modulation 11 par l'installation de détermination angulaire 20 de façon que dans l'étape 34, l'installation de modulation 11 transmette les impulsions de tension de mesure T à l'onduleur 8 pour synchroniser l'émission des impulsions de tension de commande S. L'émission des impulsions de tension de mesure S vers l'onduleur 8 se fait alors par l'installation de modulation 11 dans l'étape 35. Dans l'étape 36, l'installation de mesure 13 est utilisée pour mesurer les courants machine IB générés par les impulsions de tension de mesure T aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant 9 et de les transmettre dans l'étape 37 à l'installation de détermination angulaire 20 pour déterminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant 9 avec l'installation de détermination angulaire 20.

La figure 4 est un schéma d'un exemple de signal de commande PWM (signal de commande à modulation par largeur d'impulsion) d'une machine à champ tournant par exemple de la machine à champ tournant 9 de la figure 1. Pour générer la tension de phase U 1, pendant la période de modulation TP on génère une impul- sion de tension de commande de durée d'impulsion TS ; à titre d'exemple, la figure 4 montre une commande PWM à centrage médian selon laquelle la durée d'impulsion TS est centrée au milieu de la période de modulation TP. L'installation de modulation 11 comporte une installation de sélection 12 qui reçoit les impulsions de tension de mesure T de l'installation de détermination angulaire 20 et décide pour chaque impulsion de tension de mesure T si l'une des impulsions de tension de mesure de l'installation de modulation 11 convient également comme impulsion de tension de mesure. Dans l'affirmative, l'installation de sé- lection 12 remplace l'impulsion de tension de mesure respective fournie par l'installation de détermination angulaire 20 par l'impulsion de tension de commande respective de l'installation de modulation 11. Cela permet d'intégrer des impulsions de tension de commande de l'installation de modulation 11 pour déterminer l'angle de rotor sans intervenir sur le déroulement habituel de la commande de l'onduleur 8. Les figures 5, 6, 7 montrent des diagrammes schématiques d'exemples d'impulsions de tension de mesure ou d'exemples de suite d'impulsions de tension de mesure pour la détermination de l'angle du rotor d'une machine à champ tournant. La figure 5 montre le cas de l'utilisation d'une seule impulsion de tension de mesure TI pour déterminer l'angle du rotor. A la fin de la durée TI de l'impulsion de tension de mesure TI, l'intervalle de mesure TB peut se terminer à l'instant tb auquel l'installation de mesure 13 détermine la réponse du système de la machine à champ tournant 9 engendrée par l'impulsion de tension de mesure TI. Les instants ou les durées ti et tb sont synchronisées sur les durées de période de modulation indiquées en traits interrompus de l'installation de modulation 11. En particulier, pour des lecteurs de tension réduits, par exemple à des vitesses de rotation faibles de la machine à champ tour- nant, le rapport de la durée impulsionnelle TS de l'impulsion de tension de commande pourrait être trop petit par rapport à la durée de la période de modulation TP pour générer une réponse systématique appropriée. La figure 6 montre un tel exemple dans lequel plusieurs impulsions de tension de mesure TI1, TI2, TI3 se suivent dans l'intervalle de mesure TB. Les instants ou les durées ti et tb sont synchronisés selon les lignes en traits interrompus indiquant les durées des périodes de modulation de l'installation de modulation 11. Enfin et comme le montre à titre d'exemple la figure 7, la durée tbe de l'intervalle de mesure TBe peut être adaptée à n'importe quelle durée de mesure après l'émission de l'impulsion de tension de mesure TI. La durée tb nécessaire au procédé pour l'intervalle de mesure TB peut s'adapter à titre d'exemple à l'aide du degré de détection de la commande PWM par l'installation de modulation 11. Dans le cas présent, la durée tb de l'intervalle de mesure TB est prolongée sur plu- sieurs périodes de modulation.10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Régulateur de vitesse de rotation 2 Régulateur de courant de stator 3 Première installation de transformation 4 Seconde installation de transformation 5 Installation de calcul de la vitesse de rotation 6 Installation de capteurs 6a, 6b Capteur de courant, capteur de tension 7 Installation de filtre LC 7a Capacité de filtre 7b Bobine de filtre 8 Onduleur! Onduleur impulsionnel 9 Machine à champ tournant 10 Installation de commande 11 Installation de modulation 12 Installation de sélection 13 Installation de mesure Installation de détermination angulaire 20 21 Modèle idéalisé de machine 22 Dispositif de sommation 23 Dispositif de combinaison 24 Installation de calcul 30 Exemple de procédé de commande 31-37 Etapes du procédé 30 100 Système d'entraînement électrique d, q Système de coordonnées IB Courant de phase, intensité machine IBc Vecteur d'espace de différence de courant IM Intensité de consigne S Impulsion de tension de commande T Impulsion de tension de mesure TS Durée d'impulsion U Tension continue UB Tension de phase

Claims

REVENDICATIONS1°) Installation de commande (10) de machine à champ tournant (9) comportant : - une installation de détermination angulaire (20) générant des impul- sions de tension de mesure (T), - une installation de modulation (11) générant un motif de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande (S) pour commander un onduleur (8) qui, en fonction des impulsions de tension de commande (S) transforme une tension continue (U) en une tension alternative pour commander la machine à champ tour- nant (9), et - une installation de mesure (13) couplée aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant (9) et qui mesure les courants machine (IB) générés par les impulsions de tension de mesure (T) aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant (9) et qui transmet les in- tensités de courant machine (IB), mesurées à l'installation de détermination angulaire (20) pour déterminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant (9), installation de commande dans laquelle - l'installation de détermination angulaire (20) transmet les impulsions de mesure de tension générées (T) de l'installation de détermination angulaire (20) à l'installation de modulation (11), et - l'installation de modulation (11) émet les impulsions de tension de mesure (T) à l'onduleur (8) et synchronise la sortie des impulsions de tension de mesure (T) avec la sortie des impulsions de tension de commande (S).
2°) Installation de commande (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de modulation (11) comporte une installation de sélection (12) qui compare les impulsions de tension de mesure reçues de l'installation de détermination angulaire (20) aux impulsions de tension de commande de l'installation de modulation (11) et qui en fonction de la comparaison remplace au moins l'une des impulsions de tension de mesure par une impulsion de tension de commande.3°) Installation de commande (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de modulation (11) émet un signal de synchronisation (Z) pour synchroniser le fonctionnement de l'installation de mesure (13) avec les impulsions de tension de commande (S) à l'installation de me- sure (13). 4°) Installation de commande (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de modulation (11) génère les impulsions de tension de commande (S) pour la commande de l'onduleur (8) selon le procédé de modulation par largeur d'impulsion, notamment le procédé par modulation de largeur d'impulsion centrées. 5°) Installation de commande (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de détermination angulaire (20) génère au moins une première impulsion de tension de mesure à un premier instant de mesure et au moins une seconde impulsion de tension de mesure tournée de plus de 90° par rapport à la première impulsion de tension de mesure à un second instant de mesure postérieur à la première impulsion de tension de mesure. 6°) Installation de commande (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'installation de mesure (13) mesure les tensions du stator de la machine à champ tournant (9), et en fonction des intensités de courant de machine (IB) mesurées et des tensions de stator de la machine à champ tournant (9), sur le fonde- ment d'un modèle de la machine à champ tournant (9), l'installation de détermination angulaire (20) détermine des intensités modèle (IC) et un premier et un second instant de mesure et il forme un premier et un second vecteur d'espace de différences de courant (IBc) à partir de la différence des courants machine (IB) mesurés et des courants modèle (IC).7°) Installation de commande (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'installation de détermination angulaire (20) détermine l'angle de rotor (SC) de la machine à champ tournant (9) en formant des combinaisons linéaires du premier et du second vecteur d'espace de différences de courant (IBc). 8°) Système d'entraînement électrique (100) comportant : - une machine à champ tournant (9), - un onduleur (8) qui transforme une tension continue (U) en une ten- sion alternative pour commander la machine à champ tournant (9) et une installation de commande (10) selon l'une des revendications 1 à 7, comportant : - une installation de détermination angulaire (20) générant des impul- sions de tension de mesure (T), - une installation de modulation (11) générant un motif de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande (S) pour commander l'onduleur (8) qui, en fonction des impulsions de tension de commande (S) transforme une tension continue (U) en une tension alternative pour commander la machine à champ tour- nant (9), et - une installation de mesure (13) couplée aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant (9) et qui mesure les courants machine (IB) générés par les impulsions de tension de mesure (T) aux bornes d'entrée de la machine à champ tournant (9) et qui transmet les in- tensités de courant machine (IB), mesurées à l'installation de détermination angulaire (20) pour déterminer l'angle du rotor de la machine à champ tournant (9), - l'installation de détermination angulaire (20) transmettant les impul- sions de mesure de tension générées (T) de l'installation de détermi- nation angulaire (20) à l'installation de modulation (11), et - l'installation de modulation (11) émettant les impulsions de tension de mesure (T) à l'onduleur (8) et synchronisant la sortie des impulsions de tension de mesure (T) avec la sortie des impulsions de ten- sion de commande (S).9°) Système d'entraînement (100) selon la revendication 8 comportant en outre : - une installation de filtre LC (7) entre l'onduleur (8) et les bornes d'entrée de la machine à champ tournant (9). 10°) Procédé (30) de commande d'une machine synchrone (9) comprenant les étapes suivantes consistant à: - générer (31) des impulsions de tension de mesure (T) pour la machine synchrone (9) par une installation de détermination angulaire (20), - générer (32) des motifs de commutation de tension avec des impulsions de tension de commande (S) pour commander un onduleur (8) qui, en fonction des impulsions de tension de commande (S) transforme une tension continue (U) en une tension alternative servant à commander la machine synchrone (9) par une installation de modu- lation (11), - transmettre (33) les impulsions de tension de mesure générées (T) par l'installation de détermination angulaire (20) à l'installation de modulation (11), - synchroniser (34) l'émission des impulsions de tension de mesure (T) à l'onduleur avec émission des impulsions de tension de commande (S) par l'installation de modulation (11), - émettre (35) les impulsions de tension de mesure (T) vers l'onduleur (8) par l'installation de modulation (11), - mesurer (36) les courants machine (IB) générés par les impulsions de tension de mesure (T) sur les bornes d'entrée de la machine synchrone (9), et - transmettre (37) les intensités machine (IB), mesurées à l'installation de détermination angulaire (20) pour déterminer l'angle du rotor de la machine synchrone (9) par l'installation de détermination angu- laire (20).35