FR3066335A1 - Procede de commande d'un onduleur triphase. - Google Patents

Procede de commande d'un onduleur triphase. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'un onduleur de tension triphasé comprenant : - une étape de calcul des composantes (vα, vβ) d'un vecteur de tension de référence saturé (Vref'), dans un deuxième repère bidimensionnel (α'β'), en fonction de valeurs trigonométriques (cos(λ), sin(λ) précalculées sélectionnées dans une table de valeurs en fonction de chacune des composantes (vα, vβ) du vecteur de tension de référence (Vref) dans le premier repère bidimensionnel (αβ); lesdites composantes (vα, vβ) dudit vecteur de tension de référence saturé (Vref') étant déterminées de sorte que le point d'extrémité non nul dudit vecteur de tension de référence saturé (Vref') corresponde à la projection orthogonale du point d'extrémité non nul du vecteur tension de référence (Vref) sur l'enveloppe convexe (11) hexagonale de vecteurs de tensions instantanées (V1-V6) de l'onduleur (20) dans le premier repère bidimensionnel (αβ).

Description

Procédé de commande d’un onduleur triphasé
La présente invention se rapporte à un procédé de commande d’un onduleur triphasé, notamment utilisé dans les groupes motopropulseurs des véhicules électriques et hybrides.
Plus précisément, cette invention concerne la gestion de la tension de référence envoyée à la stratégie de modulation de l’onduleur pour le pilotage des interrupteurs de puissance dans le cas où la tension de commande est supérieure à la tension maximale de la batterie d’accumulateurs électriques.
Dans le domaine automobile, un groupe motopropulseur électrique (abrégé GMPE) est notamment composé d’une machine électrique triphasée, pilotée par un onduleur triphasé. L’onduleur est un circuit électrique statique, composé d'une pluralité de configuration de semi-conducteurs, aussi appelés interrupteurs de puissance, commandés par un calculateur numérique mettant en œuvre un algorithme de contrôle.
Le but du procédé de commande d’un onduleur est d’assurer une commande « rapprochée » afin d’asservir le couple généré par la machine électrique alimentée par l’onduleur à la valeur requise.
Ainsi, l’onduleur de tension, à l’aide d’une stratégie de modulation de largeur d’impulsions (abrégé MLI), transforme la tension fournie par la source continue Vdc en une tension alternative à amplitude et fréquence variable. Le rôle d’une stratégie de modulation est de fournir à la charge une tension de sortie dont la forme d’onde est proche d’une sinusoïde.
On connaît notamment une technique de commande MLI appelée méthode du vecteur spatial, aussi connue en anglais sous le nom de Space Vector Modulation.
Dans la méthode du vecteur spatial, les tensions de commande triphasées, fournies par une commande de régulation en boucle fermée, sont transformées sous la forme d’un seul vecteur de tension de référence Vref dans un repère bidimensionnel (αβ\ Cette transformation est généralement réalisée par une transformée de Clarke, bien connue de l’homme du métier.
Le fonctionnement linéaire de l’onduleur, dans ce repère est délimité par un cercle centré de rayon , Vdc étant la tension continue fournie en V3 entrée de l’onduleur de tension.
Or, lorsque le vecteur tension de référence présente une norme de valeur supérieure au rayon du cercle, le fonctionnement de l’onduleur devient non-linéaire, et est dit en zone de surmodulation. Dans ce mode de surmodulation, un problème bien connu est la déformation des signaux de sortie par rapport aux sinusoïdes attendues.
Pourtant, la zone de surmodulation fournit une extension utile de la plage de fonctionnement de l’onduleur sans nécessiter d’augmentation de l’amplitude de la tension continue de la source Vdc.
Aussi, un problème connu est d’améliorer les tensions de commande de l’onduleur pour permettre un fonctionnement optimal de l’onduleur en zone de surmodulation.
On connaît dans l’art antérieur des procédés de commande généralement complexes à implémenter et coûteux en temps de calcul car nécessitant la mise en œuvre d’opérateurs trigonométriques. En particulier on connaît le procédé décrit dans la publication "On continuous control of PWM inverters in the overmodulation range including the six-step mode." in IEEE transactions on power electronics 8.4 (1993): 546-553, par Holtz, Joachim, Wolfgang Lotzkat, et Ashwin M. Khambadkone.
On connaît aussi des procédés de commande en surmodulation tels que celui décrit dans la publication "Overmodulation strategy for high-performance torque control." in IEEE transactions on power electronics 13.4 (1998): 786-792, par Seok, Jul-Ki, Joohn-Sheok Kim et Seung-Ki Sul.
Il existe donc le besoin d’un procédé d’optimisation du fonctionnement de l’onduleur en zone de surmodulation, fiable, nécessitant de faibles temps de calcul pour un calculateur numérique, et simple à mettre en œuvre.
On propose un procédé de commande d’un onduleur de tension triphasé recevant une tension continue d’entrée, le procédé comprenant : - une étape de réception d’une consigne de tension triphasée; - un étape de transformation de ladite consigne de tension triphasée en un vecteur tension de référence, défini par deux composantes dans un premier repère bidimensionnel ; - une étape de détermination au cours de laquelle on détermine si le vecteur tension de référence impose un fonctionnement de l’onduleur dans un mode de surmodulation ; - si ledit vecteur tension de référence impose un fonctionnement de l’onduleur dans un mode de surmodulation, une étape de correction (40) du vecteur de tension de référence ; et - une étape de transformation inverse du vecteur de tension de référence corrigé, en une consigne de tension triphasée corrigée.
Ladite étape de correction du vecteur tension de référence comprend : - une étape de calcul de deux composantes d’un vecteur de tension de référence saturé, dans un deuxième repère bidimensionnel, en fonction de valeurs trigonométriques précalculées sélectionnées dans une table de valeurs en fonction des valeurs des deux composantes du vecteur tension de référence ; lesdites composantes dudit vecteur de tension de référence saturé étant déterminées de sorte que le point d’extrémité non nul dudit vecteur de tension de référence saturé corresponde à la projection orthogonale du point d’extrémité non nul du vecteur tension de référence sur l’enveloppe convexe hexagonale de vecteurs de tensions instantanées de l’onduleur dans le premier repère bidimensionnel ; et - une étape de détermination des composantes d’un vecteur de tension de référence corrigé dans le premier repère bidimensionnel en fonction des composantes dudit vecteur tension de référence saturé.
Dit autrement, on calcule tout d’abord le domaine des tensions admissibles en sortie, et la consigne de tension triphasée est localisée par rapport à ce domaine. Si la consigne de tension triphasée est dans ce domaine, elle est appliquée sans modification, mais sinon elle est remplacée par une consigne de tension corrigée admissible, la plus proche possible de la consigne initiale afin de minimiser l’erreur de tension.
De cette manière, on peut calculer de manière relativement rapide, des tensions de consigne corrigées, en zone de surmodulation de l’onduleur, de manière précise et rapide, en particulier sans qu’il ne soit nécessaire de faire appel à des opérateurs trigonométriques, mais par sélection de valeurs précalculées, afin d’optimiser le fonctionnement de l’onduleur.
En outre ce procédé est applicable quelque soit le type de stratégie de modulation employée pour le pilotage des interrupteurs de puissance, vectorielle ou scalaire.
Ce procédé tend vers un fonctionnement en pleine onde de l’onduleur.
Avantageusement et de manière non limitative, les valeurs trigonométriques précalculées sont sélectionnées en fonction des signes de chacune des composantes du vecteur de tension de référence dans le premier repère bidimensionnel et de la valeur de la deuxième composante par rapport à ±V3 fois la valeur de la première composante. Ceci permet une sélection exhaustive des valeurs trigonométriques prédéterminées pour permettre le calcul du vecteur de tension de référence saturé.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite enveloppe convexe hexagonale est divisée en six secteurs, formant autant de triangles équilatéraux ; ledit deuxième repère bidimensionnel étant obtenue par une rotation du premier repère bidimensionnel, de sorte que l’abscisse du deuxième repère bidimensionnel est concourante avec la bissectrice du triangle équilatéral du secteur comprenant la portion d’enveloppe convexe hexagonale sur laquelle est projetée ladite tension de référence. Ainsi, le changement de repère est relativement simple à calculer par application de principes géométriques basiques, pouvant être déterminé sans nécessité de calcul trigonométrique complexe et coûteux en temps de calcul.
Avantageusement et de manière non limitative, au cours de ladite étape de calcul des composantes du vecteur de tension de référence saturé, lesdites valeurs trigonométriques précalculées permettent de calculer une autre valeur trigonométrique associée à l’angle que fait le vecteur tension de référence par rapport à la bissectrice du triangle équilatéral du secteur coupant le côté de l’enveloppe convexe hexagonale sur lequel est projetée ladite tension de référence. Ainsi, les calculs sont relativement simples et rapides, en particulier en évitant l’utilisation d’opérateurs trigonométriques, tout en étant précis.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite détermination des composantes du vecteur tension de référence corrigé est fonction d’autres valeurs trigonométriques prédéterminées et du secteur comprenant la portion d’enveloppe convexe hexagonale sur laquelle est projetée ladite tension de référence. Ceci permet aussi d’accélérer et de simplifier la détermination du vecteur tension de référence corrigé, tout en assurant un calcul précis et relativement optimal.
Avantageusement et de manière non limitative, ladite détermination des composantes du vecteur tension de référence corrigé est fonction de la valeur absolue de la composante d’ordonnée du vecteur tension de référence saturé dans le deuxième repère deuxième repère bidimensionnel. L’invention concerne aussi un dispositif de mise en œuvre d’un procédé de commande d’un onduleur tel que décrit précédemment comprenant des moyens de calcul vectoriel pour mettre en œuvre ledit procédé, tel qu’un microcontrôleur ou un DSP, et un organe de stockage pour stocker lesdites valeurs trigonométriques précalculées, tel qu’une mémoire de masse magnétique, une mémoire flash ou tout autre support adapté. L’invention concerne aussi un ensemble électrique comprenant un onduleur de tension triphasé recevant une tension continue d’entrée, et un dispositif de mise en œuvre d’un procédé de commande tel que décrit précédemment pour commander ledit onduleur. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation des tensions de référence et des tensions de fonctionnement d’un onduleur triphasé dans le repère bidimensionnel obtenu par la transformée de Clarke, connue de l’art antérieur; - la figure 2 est une vue schématique d’un onduleur triphasé connu de l’art antérieur ; - la figure 3 est un organigramme du procédé selon un mode de réalisation de l’invention ; - la figure 4 est une vue de détail de l’étape dite de gestion de surmodulation de l’organigramme selon le mode de réalisation de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue schématique, des changements de repères effectués et des valeurs de tension calculées au cours de la mise en œuvre du procédé de la figure 3.
En référence à la figure 2, un onduleur 20 de tension triphasée comprend trois bras de commutation A, B, C, chacun présentant deux interrupteurs de puissance en série, respectivement A+, A- ;B+, B- et C+, C-.
Pour chaque bras de l’onduleur A,B,C, correspondant respectivement à une phase de la tension triphasée à générer, les deux interrupteurs A+, A- ;B+, B- et C+, C- ne peuvent être dans un même état, ouvert ou fermé, au même moment. Autrement dit, lorsqu’un des interrupteurs d’un bras est fermé, l’autre interrupteur du même bras est obligatoirement ouvert, faute de quoi un court-circuit se produirait.
Dans la suite de la description, pour chaque bras A, B, C, lorsque l’interrupteur supérieur, respectivement A+, B+, C+ est fermé, on décrit l’état du bras considéré par convention par la valeur binaire 0, tandis que lorsque l’interrupteur inférieur respectivement A-, B-, C- est fermé, on décrit le bras par la valeur binaire 1.
Ainsi, afin de décrire la configuration générale de l’onduleur à un instant donné, on emploie une écriture binaire sur trois bits. Par exemple la valeur 011 peut être lue comme : - le bit de poids fort 0 pour le bras A = A+ fermé ; - le bit du milieu 1 pour le bras B = B- fermé ; et - le bit de poids faible 1 pour le bras C = C- fermé.
Afin de commander les ouvertures et fermetures de ces interrupteurs de sorte à produire un signal sinusoïdal, à partir d’une source de courant continu VDc, on met en œuvre un procédé de commande de l’onduleur par modulation de largeur d’impulsion, MLI, aussi connue sous le nom anglo-saxon de Puise Width Modulation, PWM.
Ici, la MLI est réalisée par la technique connue de l’homme du métier dite du vecteur spatial, aussi connue sous le nom anglo-saxon de Space Vector Modulation.
Cette technique, en référence à la figure 1, modélise le système triphasé de tensions à générer pour la durée d'échantillonnage en cours sous la forme d’un unique vecteur tension de référence Vref.
Le vecteur tension de référence Vref est obtenue dans un premier repère bidimensionnel par une transformée de Clarke, ou alternativement de Concordia, bien connue de l’homme du métier, qui permet d’obtenir les coordonnées va etdu vecteur tension de référence Vref, en fonction des tensions des tensions des trois phases en sortie :
Avec va la composante fondamentale de la tension de sortie du bras A, vb la composante fondamentale de la tension de sortie du bras B et vc composante fondamentale de la tension de sortie du bras C.
Dans ce repère les huit configurations possibles des interrupteurs de l’onduleur sont représentées par les vecteurs de tensions instantanées VO à V7 avec respectivement, en écriture binaire tel que décrit précédemment : • VO : 000 • V1 : 100 • V2:110 • V3:010 • V4:011 • V5 : 001 • V6 : 101 • V7 : 111
Ici, VO correspond au cas ou tous les interrupteurs supérieurs A+, B+, C+ sont fermés, et V7 au cas ou tous les interrupteurs inférieurs A-, B-, C- sont
fermés. Les vecteurs de tensions instantanées VO et V7 sont appelés vecteurs de roue libre.
Les vecteurs de tensions instantanées V1 à V6 sont des configurations bien connues de l’homme du métier, dans le cadre d’une Space Vector Modulation.
Comme l’onduleur 20 ne présente qu’un nombre limité de configurations possibles, à savoir la seule génération des vecteurs de tensions instantanées VO à V7, il est bien connu de l’homme du métier, qu’en fonction du vecteur tension de référence Vref souhaitée, on applique durant de brefs instants une succession de vecteurs de tensions instantanées VO à V7, afin d’obtenir en moyenne le vecteur tension de référence Vref voulu. L’enveloppe convexe 11 des vecteurs de tensions instantanées V1 à V6 dans le repère bidimensionnel forme un hexagone 11. Cette enveloppe convexe 11 correspond à l’ensemble des points à partir desquels le vecteur tension de référence peut produire un fonctionnement pleine onde de l’onduleur 20.
Dans l’hexagone 11 est inscrit un cercle 10 définissant l’amplitude du vecteur tension de référence Vref dans lequel la linéarité de la modulation est assurée.
Le rayon du cercle inscrit 10 est d’une valeur de Vdc/y/3 ; Vdc étant la tension continue fournie en entrée de l’onduleur 20.
Lorsque le vecteur de tension de référence Vref reste dans les limites du cercle inscrit 10, aucun problème de linéarité n’est à relever, ces tensions étant atteignable directement par l’onduleur 20.
Cependant lorsque le vecteur tension de référence Vref dépasse les limites du cercle inscrit 10, l’onduleur 20 passe alors en surmodulation. Ici, la linéarité entre les tensions de consigne, en entrée de la stratégie de modulation de la largeur d’impulsions (MLI), et la composante fondamentale de la tension effectivement produite par l’onduleur 20, n’est plus assurée.
Aussi, en référence à la figure 3, on détermine 30 si la norme du vecteur tension de référence Vref dans le repère est supérieure à Vdc/y/3.
Si la norme de Vref est effectivement supérieure àVdc/V3, alors on procède à une étape de gestion de la surmodulation 40, au cours de laquelle on calcule un vecteur de tension de référence corrigé Vnew pour assurer un fonctionnement correct optimisé de l’onduleur.
Le calcul 40 du vecteur de tension de référence corrigé Vnew comprend tout d’abord la détermination 41 d’un secteur dans lequel le vecteur tension de référence ce situe. A cet effet, en référence à la figure 1, on détermine 6 secteurs, référencés par S=1, 2, 3, 4, 5 ou 6. Chaque secteur est séparé par les vecteurs de tensions instantanées V1-V6, hors valeurs de roue libre VO et V7, et par la droite de l’hexagone 11 reliant ces deux valeurs de configurations successives.
Ainsi, à titre d’exemple le premier secteur S=1 est délimité par V1, V2 et la droite de l’hexagone 11 reliant les extrémités de V1 et V2.
Chaque secteur S est défini par un triangle équilatéral, l’angle entre les deux vecteurs de tensions instantanées V1-V6 successive étant de 60°.
On détermine 41 le secteur S traversé par le vecteur tension de référence Vref, en se réfère au tableau ci-dessous, en fonction des deux composantes Va etV/? du vecteur tension de référence Vref :
Tableau 1
En fonction du secteur S, on détermine 41 des valeurs trigonométriques de changement de repère dans le tableau de valeurs prédéterminées suivant :
Tableau 2
Les valeurs sélectionnées dans le tableau 2, respectivement COS(O et sin(A) correspondent aux coordonnées de l’angle dans le cercle trigonométrique, et l’angle ^correspondant à l’angle que fait la bissectrice de chaque secteur S par rapport à l’axe des abscisses du repère
Les valeurs trigonométriques COSW et sin(A) obtenues, permettent, en référence à la figure 5, de calculer 42 une valeur de sin(<0 sans qu’il ne soit nécessaire de faire appel à des opérateurs trigonométriques, ce qui a pour effet de permettre un calcul rapide par un processeur. sin(<?) est obtenue par l’équation (3) suivante :
L’angle ^dont le sinus est ainsi déterminé, correspond à l’angle que fait le vecteur tension de référence Vref par rapport à la bissectrice du secteur S de travail considéré.
On emploie alors la valeur trigonométrique sin(<0 , calculée précédemment sans faire usage d’opérateur trigonométrique, pour déterminer 43 un vecteur de tension de référence saturé Vref’, de composantes et vp , correspondant à
une projection orthogonale du vecteur de tension de référence Vref sur le segment d’hexagone 11 du secteur S de travail correspondant, dans un repère (άβ’\
Le repère P ) étant un repère obtenu par rotation du repère d’un angle .
Les composantes et vp de Vref’ sont calculées 43 par application de l’équation (4) suivante :
Deux cas se présentent alors :
V
Si on calcule 44 alors de nouvelles composantes anew et
Pnew , correspondant au changement de repere du vecteur de tension de référence saturé Vref’ dans le repère auquel on se référera sous le terme de vecteur de tension de référence corrigé Vnew, suivant l’équation (5) suivante :
V on calcule 44 les nouvelles composantes anew et !new dans le repère en appliquant le système d’équations (6) suivant :
En particulier, les valeurs de cosinus et de sinus de l’équation 6 peuvent être prédéterminées et stockées dans une table de valeurs.
De par le nombre réduit de secteurs à prendre en compte, six secteurs S, seules douze valeurs précalculées ont à être stockées : six valeurs de cosinus et six valeurs de sinus.
De cette manière, lors de la mise en œuvre du procédé, ces valeurs n’auront pas à être recalculées par le calculateur numérique, mais seront seulement chargées depuis un espace mémoire de stockage. V v,.
Les nouvelles composantes anew et 'new obtenues correspondent à un vecteur tension de référence corrigé Vnew, dans le repère qui est projeté sur les limites de l’hexagone 11, de sorte à assurer un fonctionnement proche de la pleine onde de l’onduleur 20, lorsqu’une commande de surmodulation est appliquée.
Autrement dit, le vecteur de tension de référence corrigé Vnew longe l’hexagone 11 avec une adaptation du module et de la phase du vecteur de tension de référence Vref, de manière à ce que la norme du vecteur tension réellement reçu par l’onduleur n’excède pas
Au fur et à mesure que la norme de
augmente,
“saute” d’un vecteur actif de commande à l’autre et le fonctionnement tend vers un fonctionnement pleine onde.
Bien qu’en valeur instantanée les angles ΘαΘ ; le déphasage de la consigne corrigée par rapport à vref\ est nulle en moyenne, sur une période reJ \(αβ ) électrique complète.
Ensuite, on effectue une transformation inverse 32, afin de déterminer les tensions de consigne triphasées corrigées, par application de la matrice inverse de la transformée de Clarke :
Ces tensions de consigne triphasées corrigées vanew, vbnew, vcnew sont alors transmises à la stratégie de modulation de la largeur d’impulsions pour le pilotage des bras de l’onduleur 20.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de commande d’un onduleur (20) de tension triphasé recevant une tension continue d’entrée (VDc), Ιθ procédé comprenant : - une étape de réception (28) d’une consigne de tension triphasée (va, vb, vc); - un étape de transformation (29) de ladite consigne de tension triphasée (va, vb, vc) en un vecteur tension de référence (Vref), défini par deux composantes (v“ , VP) dans un premier repère bidimensionnel ; - une étape de détermination (30) au cours de laquelle on détermine si le vecteur tension de référence (Vref) impose un fonctionnement de l’onduleur dans un mode de surmodulation ; - si ledit vecteur tension de référence impose un fonctionnement de l’onduleur dans un mode de surmodulation, une étape de correction (40) du vecteur de tension de référence ; et - une étape de transformation inverse (32) du vecteur de tension de référence corrigé (Vrefnew), en une consigne de tension triphasée corrigée (vanew, vbnew, VCnew) j caractérisé en ce que ladite étape de correction du vecteur tension de référence (Vref) comprend : - une étape de calcul (43) de deux composantes (v« ,v p ) d’un vecteur de tension de référence saturé (Vref’), dans un deuxième repère bidimensionnel ), en fonction de valeurs trigonométriques (cos(t), sin(T)) précalculées sélectionnées (41) dans une table de valeurs en fonction des valeurs des deux composantes (v“ ,Vp) du vecteur tension de référence (Vref) ; lesdites composantes (v« ,v p ) dudit vecteur de tension de référence saturé (Vref’) étant déterminées de sorte que le point d’extrémité non nul dudit vecteur de tension de référence saturé (Vref’) corresponde à la projection orthogonale du point d’extrémité non nul du vecteur tension de référence (Vref) sur l’enveloppe convexe (11) hexagonale de vecteurs de tensions instantanées (V1-V6) de l’onduleur (20) dans le premier repère bidimensionnel ; et V V„ - une étape de détermination (44) des composantes ( anew , Pnew ) d’un vecteur de tension de référence corrigé (Vnew) dans le premier repère bidimensionnel en fonction des composantes (v«’ ,v? ) dudit vecteur tension de référence saturé (Vref j.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les valeurs trigonométriques (cos(A),sm(l)) précalculées sont sélectionnées (41) en fonction des signes de chacune des composantes (Va,Vp) du vecteur de tension de référence (Vref) dans le premier repère bidimensionnel et de la valeur de la deuxième composante (νβ) par rapport à ±V3 fois la valeur de la première composante (v“ ).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite enveloppe convexe (11) hexagonale est divisée en six secteurs (S), formant autant de triangles équilatéraux ; ledit deuxième repère bidimensionnel M étant obtenue par une rotation du premier repère bidimensionnel de sorte que l’abscisse (a) du deuxième repère bidimensionnel (a β’) est concourante avec la bissectrice du triangle équilatéral du secteur (S) comprenant la portion d’enveloppe convexe (11) hexagonale sur laquelle est projetée ladite tension de référence (Vref).
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au cours de ladite étape de calcul des composantes (v« ,vp) du vecteur de tension de référence saturé (Vrefj, lesdits valeurs trigonométriques (cos(A),sin(A)) précalculées permettent de calculer une autre valeur trigonométrique (sin(â)} associée à l’angle que fait le vecteur tension de référence (Vref) par rapport à la bissectrice du triangle équilatéral du secteur (S) coupant le côté de l’enveloppe convexe (11) hexagonale sur lequel est projetée ladite tension de référence (Vref).
  5. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite V V„ détermination des composantes ( a”ew , 'new ) du vecteur tension de référence corrigé (Vnew) est fonction d’autres valeurs trigonométriques prédéterminées et du secteur (S) comprenant la portion d’enveloppe convexe (11) hexagonale sur laquelle est projetée ladite tension de référence (Vref)
  6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce V que ladite détermination des composantes ( anew , 'new ) du vecteur tension de référence corrigé (Vnew) est fonction de la valeur absolue de la composante d’ordonnée (vâ) du vecteur tension de référence saturé (Vref’) dans le deuxième repère deuxième repère bidimensionnel ).
  7. 7. Dispositif de mise en œuvre d’un procédé de commande d’un onduleur (20) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de calcul vectoriel pour mettre en œuvre ledit procédé et un organe de stockage pour stocker lesdites valeurs trigonométriques (cos(A), sin(/l)) précalculées.
  8. 8. Ensemble électrique comprenant un onduleur (20) de tension triphasé recevant une tension continue d’entrée (VDc), et un dispositif de mise en œuvre d’un procédé de commande selon la revendication 7 pour commander ledit onduleur (20).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429896A (zh) * 2019-09-02 2019-11-08 潍柴动力股份有限公司 一种电压调制方法及装置
CN111769778A (zh) * 2019-06-11 2020-10-13 沈阳工业大学 基于简化三电平svpwm算法的pmsm直接转矩控制方法
WO2023011920A1 (fr) * 2021-08-05 2023-02-09 Renault S.A.S. Procédé de commande d'un onduleur triphasé d'un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BRIZ F ET AL: "Current and flux regulation in field-weakening operation [of induction motors]", INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE, 1998. THIRTY-THIRD IAS ANNUAL MEETIN G. THE 1998 IEEE ST. LOUIS, MO, USA 12-15 OCT. 1998, NEW YORK, NY, USA,IEEE, US, 12 October 1998 (1998-10-12), pages 524 - 531vol.1, XP032135684, ISBN: 978-0-7803-4943-8, DOI: 10.1109/IAS.1998.732363 *
ROLF OTTERSTEN ET AL: "Vector Current Controlled VoltageSource Converter-Deadbeat Controland Saturation Strategies", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, USA, vol. 17, no. 2, 2 March 2002 (2002-03-02), XP011043643, ISSN: 0885-8993 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111769778A (zh) * 2019-06-11 2020-10-13 沈阳工业大学 基于简化三电平svpwm算法的pmsm直接转矩控制方法
CN111769778B (zh) * 2019-06-11 2024-01-30 沈阳工业大学 基于简化三电平svpwm算法的pmsm直接转矩控制方法
CN110429896A (zh) * 2019-09-02 2019-11-08 潍柴动力股份有限公司 一种电压调制方法及装置
WO2023011920A1 (fr) * 2021-08-05 2023-02-09 Renault S.A.S. Procédé de commande d'un onduleur triphasé d'un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile
FR3126079A1 (fr) * 2021-08-05 2023-02-10 Renault S.A.S Procédé de commande d’un onduleur triphasé d’un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile

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