FR3012270A1 - METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN ELECTRIC MACHINE OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Système de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile comprenant un moyen de détermination (3) de consignes de courant relatives à chacune des phases de la machine électrique dans le repère de Park en fonction de la requête de couple du conducteur, un moyen de régulation (4) des courants dans les phases de machine électrique (2) apte à déterminer des tensions d'alimentation de chacune des phases de la machine électrique en fonction des consignes de courant reçues en entrée. Le système comprend un premier moyen de calcul (5), apte à détecter que la saturation des commandes de tension déterminées par le moyen de régulation (4) est imminente, et, si tel est le cas, à bloquer puis à n'autoriser ensuite que des évolutions des consignes de courant dans le sens qui conduit à une diminution des commandes de tension, un deuxième moyen de calcul (6) connecté en aval du moyen de détermination (3) de consignes de courant et en amont du moyen de régulation (4), apte à modifier les consignes de courant émises par le moyen de détermination (3) afin de prendre en compte la saturation avérée ou imminente en déterminant et émettant des consignes de courant corrigées à destination du moyen de régulation (4).A control system of an electric machine of a motor vehicle comprising means (3) for determining current settings relative to each of the phases of the electric machine in the Park mark as a function of the driver's torque request, a control means (4) for the currents in the phases of the electrical machine (2) able to determine the supply voltages of each of the phases of the electric machine according to the current instructions received at the input. The system comprises a first calculation means (5), able to detect that the saturation of the voltage commands determined by the regulating means (4) is imminent, and, if so, to block and then not to allow that evolutions of the current setpoints in the direction which leads to a decrease of the voltage commands, a second calculation means (6) connected downstream of the means for determining (3) current setpoints and upstream of the regulating means ( 4), able to modify the current setpoints emitted by the determining means (3) in order to take into account the known or imminent saturation by determining and emitting corrected current instructions to the control means (4).
Description
Procédé et système de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile L'invention a pour domaine technique la commande d'un moteur électrique, et plus particulièrement la commande de la tension d'alimentation du stator d'un tel moteur. Dans le cadre du développement des véhicules électriques, le couple fourni par le moteur électrique doit être contrôlé. Le couple d'une machine étant directement lié aux courants circulant dans celui-ci, il faut donc pouvoir contrôler de façon précise ces courants. Le moteur électrique à contrôler peut notamment être une machine synchrone triphasée à rotor bobiné.The invention relates to the technical field of controlling an electric motor, and more particularly to controlling the supply voltage of the stator of such an engine. In the development of electric vehicles, the torque provided by the electric motor must be controlled. The torque of a machine being directly related to the currents flowing in it, it must therefore be able to precisely control these currents. The electric motor to be controlled may in particular be a three-phase synchronous machine with wound rotor.
Les courants dans les trois phases du stator sont sinusoïdaux et déphasés chacun de 2n/3 rad. Ces courants créent un champ magnétique tournant dans la machine. Le rotor est parcouru par un courant continu ce qui crée un champ magnétique qui le rend équivalent à un aimant. Pour réaliser le couple mécanique, le champ magnétique statorique est piloté en quadrature, c'est-à-dire en déphasage piloté constant de 90° avec le champ rotorique. Ainsi la fréquence de rotation du champ du rotor est égale à la fréquence des courants du stator d'où le nom de «synchrone». Ce sont les amplitudes des courants du stator et la valeur du courant du rotor qui créent le couple nécessaire à la rotation de la machine. Pour commander ces courants, il faudra donc appliquer entre les phases du stator des tensions sinusoïdales, chacune étant également déphasée de 2n/3 rad et appliquer au rotor une tension constante. Par ailleurs, on utilise la transformée de Park pour projeter les courants et les tensions du stator dans un espace où les signaux sinusoïdaux deviennent des constantes. Le repère de Park correspond à un repère lié au champ tournant donc lié au rotor dans le cas de la machine synchrone. L'utilisation de la transformée de Park permet d'avoir à réguler des constantes, ce qui est beaucoup plus facile à réaliser que de réguler des signaux sinusoïdaux. L'enjeu est donc de réguler des courants constants en commandant des tensions constantes. En réalisant la transformée inverse, il est possible de se ramener au repère du stator de la machine et donc de connaître avec précision les tensions à appliquer sur chaque phase de la machine électrique. Pour réaliser le couple demandé, il est donc nécessaire d'élaborer des consignes de courants qui satisfont la production de flux magnétiques réalisant le couple demandé, la minimisation des pertes de la machine et de l'onduleur, le tout étant fonction de la tension batterie disponible. Pour réaliser ces consignes de courant, on utilise un régulateur de courant commandant l'alimentation électrique de la machine électrique. Selon les consignes transmises, le régulateur de courant peut émettre des consignes de tension qui sont saturées. Par saturation, on entend une valeur de la consigne de tension supérieure à la tension maximale réalisable. En effet, pour optimiser les pertes du système, on aura intérêt à maximiser les tensions de manière à minimiser les courants dans la machine. L'optimisation des pertes du système mène donc à générer des tensions proches de la saturation. Il peut arriver que les tensions optimisées soient soumises à une saturation du fait de la dynamique du régulateur, et la dispersion des paramètres de la machine électrique, de l'onduleur et des mesures permettant de commander l'ensemble du système. Ces saturations perturbent le régulateur, et peuvent même le rendre instable. Pour pallier ces problèmes de saturation, la génération des consignes de courants doit disposer de mécanismes empêchant la saturation, et/ou de mécanismes permettant une désaturation. On rappelle que dans l'espace de Park, le système à commander est le suivant : Vd = Rsid ±Ld id ± M f if - corLqIq Vq - RsIq +Lq Iq+ cor (LdId +MfIf ) (Eq. 1) Vf = Rf If ± Lf If ± aMf Id Avec : Vd, Vq et Vf : les tensions appliquées sur les axes direct, en quadrature du plan de Park de la machine et la tension d'excitation du rotor (en Volt) Id, Iq et If : les courants circulant dans la machine sur les trois axes du plan de Park (en Ampère) Rs et Rf les résistances du stator et du rotor de la machine (en Ohm) Ld, Lq et Lf : les inductances sur chaque axe de la machine (en Henry) Mf : l'inductance mutuelle entre le stator et le rotor (en Henry) : un terme constant issu de la transformée de Park (sans unité) cor : la vitesse de rotation du champ magnétique de la machine (en rad/s). Il est à noter que, s'agissant d'une machine synchrone, la vitesse de rotation cor du champ magnétique de la machine est égale à la vitesse de rotation du rotor multiplié par le nombre de paires de pôles de la machine. Les tensions Vd et Vq sont créées avec un onduleur, la tension Vf est créée avec un hacheur, ces deux systèmes étant alimentés par une batterie. Les contraintes à respecter Vvd2 _L q <V bat et 3 Vbat Vf Vbat sont alors les suivantes : (Eq. 2) (Eq. 3) Avec Vbat : la tension de la batterie qui alimente l'onduleur et le hacheur. On constate donc qu'en fonction de la tension de la batterie, certaines consignes peuvent ne pas être atteintes, ce qui génère une saturation de la commande. Il existe donc un besoin pour un procédé assurant à la fois des consignes de tension optimales et empêchant une saturation du régulateur de tension. Un autre besoin est un procédé permettant de résoudre une situation dans laquelle les consignes de tension sont déjà saturées. Un objet de l'invention est un procédé de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile comprenant une étape au cours de laquelle on détermine des consignes de courant pour chacune des phases de la machine électrique, dans le repère de Park en fonction d'une requête de couple du conducteur. On détermine ensuite des consignes de tension de la machine électrique à partir de ces consignes de courant. Le procédé comprend les étapes suivantes : on détecte si la saturation des consignes de tension est imminente, si tel est le cas, on n'autorise que les évolutions des consignes de courant conduisant à un accroissement de l'écart entre les consignes de courant et une valeur de saturation, puis on corrige dynamiquement les consignes de courant de manière à résoudre la saturation en corrigeant dynamiquement l'angle de charge des courants du stator de manière à réduire l'amplitude de la tension de commande, puis on détermine de nouvelles tensions d'alimentation des phases de la machine électrique en fonction des consignes de courant corrigées.The currents in the three phases of the stator are sinusoidal and each phase shifted by 2n / 3 rad. These currents create a rotating magnetic field in the machine. The rotor is traversed by a direct current which creates a magnetic field which makes it equivalent to a magnet. To achieve the mechanical torque, the stator magnetic field is controlled in quadrature, that is to say in constant controlled phase shift of 90 ° with the rotor field. Thus, the rotation frequency of the rotor field is equal to the frequency of the stator currents, hence the name "synchronous". It is the amplitudes of the stator currents and the value of the rotor current that create the torque necessary for the rotation of the machine. To control these currents, it will therefore be necessary to apply sinusoidal voltages between the phases of the stator, each being also out of phase by 2n / 3 rad and to apply to the rotor a constant voltage. On the other hand, the Park transform is used to project the stator currents and voltages into a space where the sinusoidal signals become constants. The Park mark corresponds to a reference linked to the rotating field, thus linked to the rotor in the case of the synchronous machine. The use of the Park transform makes it possible to regulate constants, which is much easier to achieve than to regulate sinusoidal signals. The challenge is to regulate constant currents by controlling constant voltages. By performing the inverse transform, it is possible to reduce to the reference of the stator of the machine and therefore to know precisely the voltages to be applied to each phase of the electric machine. To achieve the requested torque, it is therefore necessary to develop current instructions that satisfy the production of magnetic fluxes achieving the requested torque, minimizing losses of the machine and the inverter, all depending on the battery voltage. available. To carry out these current instructions, a current regulator controlling the power supply of the electric machine is used. Depending on the setpoints transmitted, the current controller can output voltage setpoints that are saturated. Saturation means a value of the voltage setpoint greater than the maximum achievable voltage. Indeed, to optimize the losses of the system, it will be advantageous to maximize the voltages so as to minimize the currents in the machine. The optimization of the losses of the system leads therefore to generate tensions close to saturation. It may happen that the optimized voltages are subjected to saturation due to the dynamics of the regulator, and the dispersion of the parameters of the electric machine, the inverter and measures to control the entire system. These saturations disturb the regulator, and can even make it unstable. To overcome these problems of saturation, the generation of the current instructions must have mechanisms preventing saturation, and / or mechanisms allowing desaturation. It is recalled that in the space of Park, the system to be controlled is the following: Vd = Rsid ± Ld id ± M f if - corLqIq Vq - RsIq + Lq Iq + cor (LdId + MfIf) (Eq 1) Vf = Rf If ± Lf If ± aMf Id With: Vd, Vq and Vf: the voltages applied on the direct axes, in quadrature of the Park plane of the machine and the excitation voltage of the rotor (in Volt) Id, Iq and If: the currents flowing in the machine on the three axes of the Park plane (in Ampere) Rs and Rf the stator and rotor resistances of the machine (in Ohm) Ld, Lq and Lf: the inductances on each axis of the machine ( in Henry) Mf: the mutual inductance between the stator and the rotor (in Henry): a constant term resulting from the Park transform (without unit) cor: the speed of rotation of the magnetic field of the machine (in rad / s ). It should be noted that, in the case of a synchronous machine, the speed of rotation cor of the magnetic field of the machine is equal to the speed of rotation of the rotor multiplied by the number of pairs of poles of the machine. The voltages Vd and Vq are created with an inverter, the voltage Vf is created with a chopper, these two systems being powered by a battery. The constraints to respect Vvd2 _L q <V beats and 3 Vbat Vf Vbat are then as follows: (Eq.2) (Eq.3) With Vbat: the voltage of the battery which supplies the inverter and the chopper. It can therefore be seen that, depending on the battery voltage, certain setpoints may not be reached, which generates a saturation of the control. There is therefore a need for a method ensuring both optimal voltage setpoints and preventing saturation of the voltage regulator. Another need is a method for solving a situation in which the voltage setpoints are already saturated. An object of the invention is a control method of an electric machine of a motor vehicle comprising a step during which current instructions are determined for each of the phases of the electric machine, in the Park mark according to a torque request from the driver. Voltage instructions of the electric machine are then determined from these current instructions. The method comprises the following steps: it is detected whether the saturation of the voltage setpoints is imminent, if this is the case, only the evolutions of the current setpoints leading to an increase in the difference between the current setpoints and a saturation value, then dynamically corrects the current setpoints so as to solve the saturation by dynamically correcting the load angle of the stator currents so as to reduce the amplitude of the control voltage, and then new voltages are determined supplying the phases of the electric machine according to the corrected current instructions.
Pour détecter si la saturation des commandes est imminente, on peut calculer l'écart entre les consignes de courant et une valeur de saturation, et on compare l'écart calculé à une valeur de seuil. Dans le cas d'un fonctionnement en mode moteur, la correction peut être une augmentation de l'angle de charge des courants du stator.To detect if the saturation of the commands is imminent, one can calculate the difference between the current setpoints and a saturation value, and one compares the calculated difference with a value of threshold. In the case of motor mode operation, the correction may be an increase in the load angle of the stator currents.
Dans le cas d'un fonctionnement en mode générateur, la correction peut être une diminution de l'angle de charge des courants du stator. Un autre objet de l'invention est un système de commande d'une machine électrique d'un véhicule automobile comprenant un moyen de détermination de consignes de courant relatives à chacune des phases de la machine électrique dans le repère de Park en fonction de la requête de couple du conducteur, un moyen de régulation des courants dans les phases de machine électrique apte à déterminer des tensions d'alimentation de chacune des phases de la machine électrique en fonction des consignes de courant reçues en entrée. Le système comprend un premier moyen de calcul, apte à détecter que la saturation des commandes de tension déterminées par le moyen de régulation est imminente, et, si tel est le cas, à bloquer puis à n'autoriser ensuite que des évolutions des consignes de courant dans le sens qui conduit à une diminution des commandes de tension. Le système comprend également un deuxième moyen de calcul connecté en aval du moyen de détermination de consignes de courant et en amont du moyen de régulation, apte à modifier les consignes de courant émises par le moyen de détermination afin de prendre en compte la saturation avérée ou imminente en déterminant et émettant des consignes de courant corrigées à destination du moyen de régulation.In the case of operation in generator mode, the correction may be a decrease in the load angle of the stator currents. Another object of the invention is a control system of an electric machine of a motor vehicle comprising a means for determining current setpoints relative to each of the phases of the electric machine in the Park mark according to the request. driver torque, means for regulating the currents in the phases of the electrical machine able to determine supply voltages of each of the phases of the electric machine according to the current instructions received at the input. The system comprises a first calculation means, capable of detecting that the saturation of the voltage commands determined by the regulating means is imminent, and, if so, blocking and then allowing only changes in the instructions of the regulation. current in the direction that leads to a decrease in voltage commands. The system also comprises a second calculation means connected downstream of the current setpoint determining means and upstream of the regulating means, able to modify the current setpoints transmitted by the determination means in order to take into account the saturation that has been established or imminent by determining and issuing corrected current instructions to the regulating means.
D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre les principaux éléments d'un système de commande selon l'invention, et - la figure 2 illustre les principales étapes d'un procédé de commande selon l'invention. Le système de commande 1, illustré par la figure 1, d'une machine électrique 2 comprend un moyen de détermination 3 de consignes de courant relatives à chacune des phases de la machine électrique dans le repère (d,q,f) de Park en fonction de la requête de couple du conducteur Cref. Le système de commande 1 comprend un moyen de régulation 4 des courants dans les phases de machine électrique 2. Le moyen de régulation 4 détermine des tensions Vd,Vq,Vf d'alimentation de chacune des phases de la machine électrique 2 en fonction des consignes de courant reçues en entrée. Le système de commande 1 comprend un premier moyen de calcul 5, coopérant avec le moyen de régulation 4 des courants. Le premier moyen de calcul 5 permet de détecter que la saturation des commandes est imminente. Lorsqu'une telle saturation est détectée, un premier désaturateur est apte à bloquer les consignes de courant de manière à garantir le maintien du contrôle de ces courants. Le blocage n'autorise ensuite que les évolutions des consignes dans le sens qui conduit à une diminution des commandes de tension. Ce dispositif présente une conception simple permettant une action très rapide. Toutefois, en se contentant de bloquer les consignes, il ne permet pas à lui seul de sortir de la saturation et de garantir la stabilité du système sur une échelle de temps suffisante. Pour cela, le système de commande comprend un deuxième moyen de calcul 6 connecté en aval du moyen de détermination 3 de consignes de courant et en amont du moyen de régulation 4. Le deuxième moyen de calcul 6 reçoit également une copie des consignes de tension émises par le moyen de régulation 4 à destination de la machine électrique 2 ainsi qu'une mesure de la tension de batterie Vbat - Le deuxième moyen de calcul 6 permet de modifier les consignes de courant émises par le moyen de détermination 3 afin de prendre en compte la saturation avérée ou imminente en déterminant et émettant des consignes de courant corrigées en ce sens. Le fonctionnement du deuxième moyen de calcul 6 sera plus amplement décrit ci-dessous.Other objects, features and advantages will appear on reading the following description given solely as a non-limitative example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates the main elements of a control system according to the invention, and - Figure 2 illustrates the main steps of a control method according to the invention. The control system 1, illustrated in FIG. 1, of an electric machine 2 comprises means 3 for determining the current setpoints relative to each of the phases of the electrical machine in the reference (d, q, f) of Park in function of the torque request of the driver Cref. The control system 1 comprises means 4 for regulating the currents in the phases of the electric machine 2. The regulating means 4 determines the supply voltages Vd, Vq, Vf of each of the phases of the electrical machine 2 according to the instructions current received as input. The control system 1 comprises a first calculation means 5 cooperating with the current regulating means 4. The first calculation means 5 makes it possible to detect that the saturation of the commands is imminent. When such saturation is detected, a first desaturator is able to block the current setpoints so as to ensure the maintenance of control of these currents. The blocking then only allows changes to the instructions in the direction that leads to a decrease in voltage commands. This device has a simple design allowing a very fast action. However, by simply blocking the instructions, it does not by itself to overcome the saturation and ensure the stability of the system on a sufficient time scale. For this purpose, the control system comprises a second calculation means 6 connected downstream of the current-point determination means 3 and upstream of the regulation means 4. The second calculation means 6 also receives a copy of the voltage instructions issued. by the regulation means 4 to the electric machine 2 and a measurement of the battery voltage Vbat - The second calculation means 6 makes it possible to modify the current setpoints transmitted by the determination means 3 in order to take into account the saturation proved or imminent by determining and issuing corrected current instructions in this sense. The operation of the second calculation means 6 will be more fully described below.
Le procédé de commande d'une machine électrique comprend une étape 7 au cours de laquelle on détermine des consignes de courant pour chacune des phases de la machine électrique, dans le repère de Park. A partir de ces consignes de courant, on détermine des consignes de tension de la machine électrique par l'intermédiaire d'une régulation proportionnel-intégral. Toutefois, comme cela a été expliqué plus haut, une saturation des consignes de courant peut se produire. Pour éviter cela, le procédé se poursuit par une étape 8 au cours de laquelle on détecte que la saturation des commandes est imminente. Pour cela, on calcule l'écart entre les consignes de courant et une valeur de saturation. Selon l'écart calculé, on détermine que la saturation est proche. Par exemple, on peut déterminer que la saturation est proche lorsque les consignes sont 10% en dessous de la valeur de saturation. Lorsque l'on détermine que la saturation est proche, le procédé se poursuit à l'étape 9, au cours de laquelle on bloque les consignes de courant de manière à garantir le maintien du contrôle de ces courants. Pour cela, on n'autorise que les évolutions des consignes conduisant à un accroissement de l'écart déterminé. Cette étape de blocage est simple et très rapide, mais en bloquant les consignes, ne permet pas à elle seule de sortir de la saturation et de garantir la stabilité sur une échelle de temps suffisante. Pour cette raison, le procédé de commande comprend une désaturation des commandes du régulateur présentée ci- dessous. Au cours des étapes 10 et 11, on corrige dynamiquement les consignes de courant de manière à résoudre la saturation. En d'autres termes, le blocage des consignes empêche l'entrée en saturation complète de la régulation, tandis que les étapes décrites ci-dessous assurent la sortie complète de la saturation et la reprise du suivi des consignes. Pour sortir de la saturation, il faut assurer le respect de la contrainte suivante : vs <bat et (Eq. 4) Vs = liVd2 + Vq2 (Eq. 5) Avec V, : le module de la tension de commande appliquée aux phases du stator.The control method of an electric machine comprises a step 7 during which current instructions are determined for each of the phases of the electric machine, in the Park mark. From these current setpoints, voltage instructions of the electric machine are determined by means of proportional-integral control. However, as explained above, saturation of the current setpoints can occur. To avoid this, the method continues with a step 8 during which it is detected that the saturation of the commands is imminent. For this purpose, the difference between the current setpoints and a saturation value is calculated. According to the calculated difference, it is determined that the saturation is close. For example, it can be determined that the saturation is close when the setpoints are 10% below the saturation value. When it is determined that the saturation is near, the process continues in step 9, during which the current setpoints are blocked so as to ensure the maintenance of the control of these currents. For this, only changes in the instructions leading to an increase in the determined difference are allowed. This blocking step is simple and very fast, but by blocking the instructions, it does not allow it alone to get out of saturation and to guarantee stability over a sufficient time scale. For this reason, the control method comprises a desaturation of the controls of the regulator presented below. During steps 10 and 11, the current setpoints are dynamically corrected so as to resolve the saturation. In other words, the blocking of the setpoints prevents the complete saturation of the regulation, while the steps described below ensure the complete exit of the saturation and the resumption of the follow-up of the setpoints. To overcome the saturation, the following constraint must be respected: vs <bat and (Eq.4) Vs = liVd2 + Vq2 (Eq.5) With V,: the module of the control voltage applied to the phases of the stator.
Les consignes de courant du stator s'écrivent de la manière suivante dans un repère de coordonnées polaires : fId = Issin(y) Iscos(y) (Eq. 6) Avec I, : l'amplitude des courants de phase, et yr : l'angle de charge de ces courants, également appelé phase. Les étapes de désaturation apportent une correction dynamique de l'angle y de manière à réduire l'amplitude de la tension de commande V. En d'autres termes, on augmente le défluxage de la machine, ce qui implique la diminution du flux global. Dans le cas d'un fonctionnement en mode moteur, la correction consiste en une augmentation de y. Dans le cas d'un fonctionnement en mode générateur, la correction est une diminution de y.The stator current setpoints are written as follows in a polar coordinate system: fId = Issin (y) Iscos (y) (Eq.6) With I, the amplitude of the phase currents, and yr: the load angle of these currents, also called phase. The desaturation steps provide a dynamic correction of the angle y so as to reduce the amplitude of the control voltage V. In other words, it increases the defluxing of the machine, which implies the decrease of the overall flow. In the case of motor mode operation, the correction consists of an increase of y. In the case of generator mode operation, the correction is a decrease of y.
Pour assurer cette correction dynamique des consignes, on agit sur l'angle y pour assurer un asservissement du module de la tension V, à une consigne V,* définie par un coefficient de marge par rapport à la valeur de saturation : Vs* =K,T,e *Vbat (Eq. 7) Avec Kmarge : le coefficient de marge. Cet asservissement est asymétrique car son action ne peut que diminuer le flux de la machine, afin de baisser le module de la tension V. Ceci est réalisé en corrigeant l'angle y, tout en gardant une amplitude constante de I,. La correction de y ne peut être réalisée que dans un seul sens, grâce à la normalisation de la commande, et la saturation à 0 de cette commande normalisée.To ensure this dynamic correction of the setpoints, the angle y is acted on to ensure that the module of the voltage V is servocontrolled to a setpoint V, * defined by a margin coefficient with respect to the saturation value: Vs * = K , T, e * Vbat (Eq. 7) With Kmarge: the margin coefficient. This slaving is asymmetrical because its action can only reduce the flow of the machine, in order to lower the modulus of the voltage V. This is achieved by correcting the angle y, while keeping a constant amplitude of I ,. The correction of y can only be done in one direction, thanks to the normalization of the command, and the saturation at 0 of this standardized command.
La mise en oeuvre de la correction dynamique des consignes de courant est réalisée au travers des étapes de calcul suivantes : Au cours d'une étape 10, on calcule la valeur saturée de l'erreur de tension c : ( K marg E = sat VVd2+ V2 e * vbat (Eq. 8) La saturation est appliquée de sorte qu'une valeur négative du terme VVd2 +\T, e*Vba, soit remplacée par une valeur nulle. V3 Au cours de la même étape, on calcule ensuite la commande normalisée du deuxième moyen de calcul 6 en fonction de la valeur saturée de l'erreur de tension déterminée précédemment. Pour cela, on choisit une régulation de type Proportionnel-Intégral, dont la commande est déterminée par l'équation suivante : u-Kp* ( *c (Eq. 9) 1 1+ TI. Avec Kp et Ti les paramètres de réglage du régulateur de désaturation, : la valeur saturée de l'erreur de tension, u : la commande, s : variable de Laplace. Au cours d'une étape 11, on détermine ensuite les consignes de courant Is,v, en coordonnées polaires en fonction des consignes de courant Id,Iq en coordonnées de Park, par application des équations suivantes : IS = Vid2 + 1q2 arctan (Eq.10) Au cours de la même étape, on détermine ensuite un angle de phase corrigé tV en appliquant l'équation suivante : ( max 0, V-2 ( (Eq. 11) 71 71 -K.0 *sign y-- 2 +- i i 2 Avec : K : gain de conversion de la commande normalisée. On remarquera que le gain K est un paramètre de réglage de la désaturation.The implementation of the dynamic correction of the current setpoints is carried out through the following calculation steps: During a step 10, the saturated value of the voltage error c is calculated: (K marg E = sat VVd2 + V2 e * vbat (Eq 8) The saturation is applied so that a negative value of the term VVd2 + \ T, e * Vba, is replaced by a null value V3 In the same step, the normalized control of the second calculation means 6 as a function of the saturated value of the previously determined voltage error, for which a Proportional-Integral type control is chosen, the control of which is determined by the following equation: u-Kp * (* c (Eq.9) 1 1+ TI With Kp and Ti the adjustment parameters of the desaturation regulator,: the saturated value of the voltage error, u: the command, s: Laplace variable. During a step 11, the current instructions Is, v, are then determined in polar coordinates according to the current instructions Id, Iq in Park coordinates, by applying the following equations: IS = Vid2 + 1q2 arctan (Eq.10) During the same step, a corrected phase angle tV is then determined by applying the equation: (max 0, V-2 ((Eq. 11) 71 71 -K.0 * sign y-- 2 + - i i 2 With: K: conversion gain of the standard control. It will be noted that the gain K is a parameter for adjusting the desaturation.
Ce calcul assure que la correction de yr est toujours réalisée dans le sens du défluxage. Dans l'espace en coordonnées polaires, cela implique de rapprocher le vecteur de courant I, de l'axe d. Enfin, on détermine ensuite des consignes de courant corrigées "q en fonction de l'angle de phase corrigé tV en appliquant les équations suivantes : {id = is sin (yÎ) (Eq. 12) 7q cos(yr) On transmet ensuite ces consignes de courant corrigées au moyen de régulation 4 qui détermine les tensions d'alimentation correspondantes des phases de la machine électrique. Alternativement, il est possible de diminuer le flux en agissant également par une correction de la consigne de courant d'excitation rotor If ou bien par correction de la consigne de courant Id plutôt que l'angle y. La mise en oeuvre dans les deux cas est similaire.This calculation ensures that the correction of yr is always performed in the direction of the defluxing. In the space in polar coordinates, this implies to bring the current vector I, of the axis d. Finally, corrected current setpoints q are determined as a function of the corrected phase angle t V by applying the following equations: (id = is sin (y) (Eq.12) 7q cos (yr). current setpoints corrected by regulating means 4 which determines the corresponding supply voltages of the phases of the electrical machine Alternatively, it is possible to reduce the flux by also acting by a correction of the rotor excitation current setpoint If or although by correcting the current setpoint Id rather than the angle y, the implementation in both cases is similar.
Cependant, ce mode de réalisation alternatif génère l'apparition d'autres difficultés. La régulation de l'amplitude de V, par la consigne If est difficile à mettre au point et peut déstabiliser le système en raison de la dynamique lente de la régulation de If comparativement à celle de Id et Ig.However, this alternative embodiment generates the appearance of other difficulties. The regulation of the amplitude of V, with the set If, is difficult to finalize and can destabilize the system because of the slow dynamics of the If regulation compared to that of Id and Ig.
La régulation de l'amplitude de V, par la consigne Id pose le problème de la variation de l'amplitude des courants statoriques IS qu'il faut maîtriser en cohérence avec le courant d'excitation If. Ainsi, la correction de l'angle y de phase des courants statoriques est la seule qui assure l'efficacité de la désaturation des commandes avec la dynamique de régulation des courants du stator, et qui ne modifie pas la cohérence du rapport entre I, et If. Le procédé et le système de commande peuvent être appliqués à toutes machines électriques synchrones, y compris les machines électriques synchrones à aimant.The regulation of the amplitude of V by the setpoint Id raises the problem of the variation of the amplitude of the stator currents IS which must be controlled in coherence with the excitation current If. Thus, the correction of the phase angle γ of the stator currents is the only one which ensures the efficiency of the desaturation of the controls with the dynamic control of the currents of the stator, and which does not modify the coherence of the ratio between I, and If. The method and the control system can be applied to all synchronous electrical machines, including synchronous electric magnet machines.
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