WO2012143458A1 - Procede de detection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone; application a la mise en position et au maintien en position d'un rotor de machine synchrone, et a la commande d'un rotor de machine synchrone; et dispositifs correspondants - Google Patents

Procede de detection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone; application a la mise en position et au maintien en position d'un rotor de machine synchrone, et a la commande d'un rotor de machine synchrone; et dispositifs correspondants Download PDF

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angular position
synchronous machine
rotor
voltage signal
detection voltage
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Alois ZGORSKI
Xuefang LIN-SHI
Frédéric ABRY
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Sagem Defense Securite
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/13—Observer control, e.g. using Luenberger observers or Kalman filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/11—Determination or estimation of the rotor position or other motor parameters based on the analysis of high frequency signals

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an angular position of a synchronous machine rotor with respect to a three-phase stator; a method of positioning and maintaining in position in an angular position of a synchronous machine rotor; a method of controlling a continuous rotation drive of a synchronous machine; and the corresponding devices.
  • a synchronous machine is used in many applications, in particular for setting and holding in position a member associated with the rotor of the synchronous machine, or for rotary drive of a member associated with the rotor of a synchronous machine, for example to adjust the position of a flap on an aircraft wing.
  • the synchronous machine When the synchronous machine is rotating, it develops a variable electromotive force depending on the position of the rotor so that the analysis of the electromotive force can determine at any time the position of the rotor.
  • the force electromotive is weak it is not possible to ensure a detection of the position of the rotor. This is particularly the case when a synchronous machine with smooth poles is stopped.
  • An object of the invention is to provide a method for detecting an angular position of a synchronous machine rotor without the use of a position sensor external to the machine and applicable to both smooth-pole rotors and rotors. with salient poles.
  • the invention proposes a method for detecting an estimated angular position of a synchronous machine rotor with respect to a three-phase stator comprising the steps of:
  • the comparative processing of the output signal of the stator and of the initial detection signal is representative of the estimated angular position of the rotor relative to the stator.
  • the comparative signal processing is performed between, on the one hand, the detection voltage signal in the d, q, and on the other hand the detection current signals in the reference frame, ⁇ .
  • the angular position of the rotor is detected with better accuracy.
  • the detection method according to the invention can be implemented for positioning and maintaining in position a synchronous machine rotor with salient poles or with smooth poles according to a set angular position, for example for holding according to an inclination of a shutter actuated directly or indirectly by the rotor of the synchronous machine.
  • the invention relates to a method of setting into position and maintaining in position in a set angular position of a synchronous machine rotor associated with a three-phase stator comprising the steps of:
  • the detection of an angular position of the rotor of the synchronous machine can also be used for controlling the rotation of a synchronous machine rotor.
  • the invention also relates to a method for controlling a drive in continuous rotation, that is to say on several revolutions, of a synchronous machine comprising the steps of:
  • the invention also relates to devices for implementing the methods according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the invention comprising a device for detecting an angular position of a synchronous machine rotor, incorporated in a device for positioning and holding in an angular position or driving in continuous rotation of a synchronous machine rotor,
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of the device of FIG. 1.
  • a synchronous machine 1 comprising a rotor 2 with permanent magnet smooth poles associated with a three-phase stator 3.
  • this detection device relates to a device for detecting the angular position of the rotor 2 of the synchronous machine 1.
  • this detection device is delimited by a mixed line 4.
  • this rotor angular position detecting device comprises a detection voltage generator providing a sinusoidal voltage signal.
  • the detection voltage signal is applied to the input d of a reference mark transformer of the d, q (movable reference linked to the rotor) mark, to the ⁇ , ⁇ mark (reference linked to the stator), here a Park transformer which also receives as input a signal ⁇ representative of the estimated angular position of the rotor 2.
  • the output of the transformer Park 6 is connected to a pulse width modulator 7 for controlling an inverter 8 which generates supply currents for the stator 3. These currents are modulated by the magnetic field of the rotor 2.
  • the current flowing in the stator windings 3 is measured by a loop 9 which provides a measurement of the currents in a three-phase reference a, b, c.
  • the current signals thus collected are transmitted to a Concordia or Clark transformer 10 of the reference a, b, c at the ⁇ , ⁇ mark.
  • the output of the Concordia transformer or Clark 10 is connected to an observer 11, here an extended Kalman filter configured from operating equations of the synchronous motor incorporating the sinusoidal detection voltage.
  • the Kalman filter 11 also receives as input the component q of the input voltage of the transformer Park 6. At the output of the Kalman filter 11 is collected a signal ⁇ representative of the estimated angular position of the rotor. A signal representative of the estimated rotational speed cb e of the rotor is also collected.
  • the Kalman filter operates according to an algorithm given by the equations:
  • F, B and C are matrices calculated in a manner known per se from the operating equations of the synchronous motor.
  • the equations used to calculate the Kalman matrices incorporate the sinusoidal detection voltage.
  • the equations taken into account are those of the operation in the d, q coordinate system, with the addition of a sinusoidal detection voltage, an amplitude A.sub.i and a pulsation t included in the band. passing of the inverter 8, namely:
  • ⁇ is the estimated value of the angular position while ⁇ is the actual value of the angular position. In practice this distinction does not change the calculation of Kalman matrices.
  • ⁇ is the pulsation of the injected detection voltage while is the pulsation of the signal at the input of the motor.
  • the device comprises an inverse Park transformer 15 which receives as input the signal ⁇ representative of the estimated angular position of the rotor 2, and the signals I a and ⁇ taken at the output of the Concordia transformer or Clark 10. At the output of the inverse Park transformer 13 the current components I d and I q are obtained in the d, q frame.
  • FIG. 1 also illustrates an application of the angular position detection device according to the invention for positioning and maintaining in position according to an angular position of the rotor of the synchronous machine, or for the continuous rotation of the synchronous motor.
  • the device comprises a position controller 12 comprising a summator having a direct input receiving a signal ⁇ * representative of a desired angular position of the rotor 2, and an inverting input receiving the signal ⁇ representative of the estimated angular position of the rotor 2.
  • the summator determines a difference ⁇ between the estimated angular position and the desired angular position.
  • the output of the summator is connected to an integral proportional corrector which supplies at the output of the position controller 12 a speed reference signal co # applied to the direct input of a speed controller 13 which furthermore receives on an inverting input the estimated speed signal.
  • the speed controller 13 further comprises an integral proportional corrector which outputs at the output of the speed controller 13 a current component reference signal I q # applied to the direct input of a current controller 14 which further receives on an inverting input the signal current I q .
  • the speed controller 13 also includes an integral proportional corrector which outputs an output of the current controller 14 a correction voltage signal which is applied to the input q of the transformer Park 6.
  • This correction voltage signal generates, via the pulse width modulator 7 and the inverter 8, a control signal for the one-off rotation of the rotor 2.
  • the new position of the rotor 2 is thus detected and processed again by the device so that the final position of the rotor 2 is slaved to the set position ⁇ .
  • the position setpoint is variable depending on the desired rotation speed.
  • the detection voltage generator 6 preferably emits a series of pulses which make it possible to obtain very quickly a first estimate of the position of the rotor. This first estimate is not very precise but allows to obtain a faster convergence of the position detection.
  • FIG. 2 illustrates a second embodiment of the detection device according to the invention.
  • the same components as those of the first embodiment have the same reference numerals.
  • the detection device comprises an additional Park transformer 16 having a first input connected to the input q of the Park transformer 6, and a second input receiving the position estimation ⁇ .
  • the transformer of Park 16 delivers then the voltage components V ' a and V ⁇ in reference ⁇ , ⁇ .
  • Kalman filter 11 is configured from the following operating equations, known per se:
  • V p + Ai. cos ( ⁇ ⁇ . t). sin ( ⁇ ) R S. I p + L s . dl p / dt + co e . ⁇ / . cos ( ⁇ )
  • FIG. 3 illustrates an alternative embodiment of the device of FIG. 1 in which a controller 17 of the component d of the current has been added to make a comparison between the current component I d supplied by the inverse Park transformer 15 and a set point current I d to output a correction voltage signal which is added by an adder 18 to the detection voltage signal.
  • the invention has been described in connection with a synchronous machine with permanent magnets and smooth poles, the invention can be implemented with a synchronous machine having salient poles.
  • the input signals of the Kalman filter are taken at the input of the Park transformer 6, which gives the best precision for the determination of the angle ⁇ , these signals can also be taken as output of the transformer of Park 6.
  • the device When the device is intended to perform only one function, positioning and holding in position according to an angular position of the rotor of the synchronous machine, for example to maintain in a fixed position a flap mounted on an airplane wing, the device can be simplified by removing the speed controller 13, and if necessary, the current controller 14.
  • the position controller 12 is configured to directly deliver the correction voltage component applied to the input q of the transformer from Park 6.
  • the device When the device is intended to ensure only one function a continuous rotation the device can be simplified by removing the position controller 12 while continuing to calculate the estimated angular position, and if necessary, the current controller 14.
  • the speed controller 13 is configured to directly deliver the correction voltage component applied to the input q of the transformer Park 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

Le procédé de détection d'une position angulaire estimée (I) d'un rotor (2) de machine synchrone (1) par rapport à un stator triphasé (3) comporte les étapes de: - générer un signal de tension de détection, - appliquer le signal de tension de détection à une entrée d d'un transformateur de repère (6) d'un repère d,q dans un repère α, β, - alimenter le stator (3) de la machine synchrone en fonction d'un signal de tension de détection dans le repère α, β, - recueillir des signaux de courant (Ia-Ic) produits dans le stator dans un repère a,b,c, et les transformer pour obtenir des signaux de courant dans le repère α, β, et, - traiter les signaux de courant obtenus et le signal de tension de détection, au moyen d'un observateur de type filtre de Kalman (11) configuré à partir d'un modèle incorporant le signal de détection.

Description

PROCEDE DE DETECTION D'UNE POSITION ANGULAIRE D'UN ROTOR DE MACHINE SYNCHRONE; APPLICATION A LA MISE EN
POSITION ET AU MAINTIEN EN POSITION D'UN ROTOR DE MACHINE SYNCHRONE, ET A LA COMMANDE D'UN ROTOR DE MACHINE SYNCHRONE; ET DISPOSITIFS CORRESPONDANTS.
La présente invention concerne un procédé de détection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone par rapport à un stator triphasé; un procédé de mise en position et de maintien en position selon une position angulaire d'un rotor de machine synchrone ; un procédé de commande d'un entraînement en rotation continue d'une machine synchrone; et les dispositifs correspondants.
ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
On sait qu'en raison de ses caractéristiques spécifiques de fonctionnement une machine synchrone est utilisée dans de nombreuses applications, en particulier pour la mise en position et le maintien en position d'un organe associé au rotor de la machine synchrone, ou pour l'entraînement en rotation d'un organe associé au rotor d'une machine synchrone, par exemple pour régler la position d'un volet sur une aile d'avion.
Pour mettre en œuvre une machine synchrone il est nécessaire de connaître la position du rotor par rapport au stator.
Pour déterminer la position angulaire du rotor on a tout d'abord utilisé des capteurs de position externes à la machine synchrone montés en regard du rotor. Cette solution conduit toutefois à une diminution de la fiabilité et à une augmentation de l'encombrement, du poids et du coût du système commandé.
Lorsque la machine synchrone est en rotation, elle développe une force électromotrice variable selon la position du rotor de sorte que l'analyse de la force électromotrice permet de déterminer à tout instant la position du rotor. Toutefois dans le cas où la force électromotrice est faible il n'est pas possible d'assurer une détection de la position du rotor. C'est le cas en particulier lorsqu'une machine synchrone à pôles lisses est à l'arrêt.
Enfin, Lorsque la machine synchrone est équipée d'un rotor à pôles saillants, il est possible de déterminer la position du rotor au moyen de méthodes utilisant les singularités liées à la présence des pôles saillants. Ces méthodes ne sont pas applicables aux rotors à pôles lisses.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un procédé de détection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone sans utilisation d'un capteur de position externe à la machine et applicable aussi bien aux rotors à pôles lisses qu'aux rotors à pôles saillants.
BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un procédé de détection d'une position angulaire estimée d'un rotor de machine synchrone par rapport à un stator triphasé comportant les étapes de:
- générer un signal de tension sinusoïdale de détection,
- appliquer le signal de tension de détection à une entrée d d'un transformateur de repère d'un repère d,q dans un repère ,β,
- alimenter le stator de la machine synchrone en fonction d'un signal de tension de détection dans le repère , β,
- recueillir des signaux de courant produits dans le stator dans un repère a,b,c, et les transformer pour obtenir des signaux de courant dans le repère α,β,θί,
- traiter comparativement les signaux de courant obtenus et le signal de tension de détection, au moyen d'un observateur configuré à partir d'un modèle incorporant le signal sinusoïdal de détection. Ainsi, compte tenu de la modulation du signal de détection par le champ magnétique du rotor, le traitement comparatif du signal en sortie du stator et du signal de détection initial est représentatif de la position angulaire estimée du rotor par rapport au stator.
De préférence, le traitement comparatif de signaux est effectué entre d'une part le signal de tension de détection dans le repère d,q, et d'autre part les signaux de courant de détection dans le repère ,β. Ainsi, on détecte la position angulaire du rotor avec une meilleure précision.
Le procédé de détection selon l'invention peut être mis en œuvre pour la mise en position et le maintien en position d'un rotor de machine synchrone à pôles saillants ou à pôles lisses selon une position angulaire de consigne, par exemple pour le maintien selon une inclinaison d'un volet actionné directement ou indirectement par le rotor de la machine synchrone. À cet effet l'invention concerne un procédé de mise en position et de maintien en position selon une position angulaire de consigne d'un rotor de machine synchrone associé à un stator triphasé comportant les étapes de :
a) détecter une position angulaire estimée du rotor par application du procédé de détection selon 1' invention,
b) calculer un écart entre la position angulaire estimée et la position angulaire de consigne, et en déduire un signal de tension de correction,
c) appliquer le signal de tension de correction à une entrée du transformateur de repère du repère d,q dans le repère α,β, tout en maintenant le signal de tension de détection appliqué à l'entrée d de ce transformateur,
d) alimenter le stator de la machine synchrone en fonction du signal de tension de correction et du signal de tension de détection dans le repère α,β,
e) recueillir les signaux de courant produits par le stator dans un repère a,b,c, et les transformer dans le repère α, β, et ,
f) traiter comparativement les signaux de courant obtenus et le signal de tension de détection au moyen d'un observateur configuré à partir d'un modèle incorporant le signal sinusoïdal de détection,
g) en déduire une nouvelle position angulaire estimée du rotor et réitérer le procédé à compter de 11 étape b) .
Selon une application traditionnelle connue en soi, la détection d'une position angulaire du rotor de la machine synchrone peut également être utilisée pour la commande de la rotation d'un rotor de machine synchrone. À cet effet, l'invention concerne également un procédé de commande d'un entraînement en rotation continue, c'est-à-dire sur plusieurs tours, d'une machine synchrone comportant les étapes de:
détecter une position angulaire estimée du rotor par application du procédé selon l'invention,
- élaborer des signaux de commande de rotation continue du rotor de la machine synchrone tenant compte de la position angulaire estimée du rotor,
- appliquer les signaux de commande de rotation continue au stator de la machine synchrone tout en superposant le signal de tension de détection.
L'invention concerne également des dispositifs permettant la mise en œuvre des procédés selon l'invention.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de description qui suit de trois modes de réalisation particuliers non limitatifs de dispositifs selon l'invention, en référence aux figures ci- jointes parmi lesquelles :
- La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention comprenant un dispositif de détection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone, incorporé à un dispositif de mise en position et de maintien selon une position angulaire ou d' entraînement en rotation continue d'un rotor de machine synchrone,
- La figure 2 est une représentation schématique d'un second mode de réalisation de l'invention, et
la figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 1.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1, l'invention va maintenant être décrite en relation avec une machine synchrone 1 comprenant un rotor 2 à pôles lisses à aimants permanents associé à un stator triphasé 3.
Selon un premier aspect de l'invention, celle-ci concerne un dispositif de détection de la position angulaire du rotor 2 de la machine synchrone 1. Sur les figures ce dispositif de détection est délimité par un trait mixte 4. Selon le mode de réalisation préféré illustré, ce dispositif de détection de position angulaire du rotor comporte un générateur de tension de détection 5 fournissant un signal de tension sinusoïdale. Par référence à la désignation habituelle des repères, le signal de tension de détection est appliqué à l'entrée d d'un transformateur de repère du repère d,q (repère mobile lié au rotor), au repère α, β (repère lié au stator), ici un transformateur de Park qui reçoit également en entrée un signal Θ représentatif de la position angulaire estimée du rotor 2.
La sortie du transformateur de Park 6 est reliée à un modulateur de largeur d'impulsions 7 servant à commander un onduleur 8 qui génère des courants d'alimentation pour le stator 3. Ces courants sont modulés par le champ magnétique du rotor 2. Le courant circulant dans les bobinages du stator 3 est mesuré par une boucle 9 qui fournit une mesure des courants dans un repère triphasé a,b,c. Les signaux de courant ainsi recueillis sont transmis à un transformateur de Concordia ou de Clark 10 du repère a,b,c au repère α,β. La sortie du transformateur de Concordia ou de Clark 10 est reliée à un observateur 11, ici un filtre de Kalman étendu configuré à partir d'équations de fonctionnement du moteur synchrone incorporant la tension sinusoïdale de détection. Le filtre de Kalman 11 reçoit également en entrée la composante q de la tension d'entrée du transformateur de Park 6. À la sortie du filtre de Kalman 11 on recueille un signal Θ représentatif de la position angulaire estimée du rotor. On recueille également un signal représentatif de la vitesse de rotation estimée cbe du rotor.
De façon connue en soi, le filtre de Kalman fonctionne selon un algorithme donné par les équations :
1. =F-xk_] + + B-uk
Figure imgf000008_0001
4. xk + =Kk'-xk- +Kk-yk
5. p;={i-Kk-c)-p-
Dans lesquelles F,B, et C sont des matrices calculées de façon connue en soi à partir des équations de fonctionnement du moteur synchrone. Selon l'invention les équations servant au calcul des matrices de Kalman incorporent la tension sinusoïdale de détection.
Dans le premier mode de mise en œuvre de l'invention les équations prises en compte sont celles du fonctionnement dans le repère d,q, avec adjonction d'une tension sinusoïdale de détection, d'amplitude Ai et de pulsation t comprise dans la bande passante de l'onduleur 8, à savoir :
Vd.cos (ê) -Vdsin ( Θ ) +Ai. cos (ÛJ, . t) .cos {Ô)
=RS. Ia+Ls. dla/dt-i¾ . φ/ . sin (Θ) et
Vd. sin ( Θ ) +Vq. cos ( Θ ) +Ai . cos ( ωι■ . t) . sin ( Θ )
=RS. Ip+Ls. dlp/dt+iye . φ/ . cos (θ)
dans lesquelles Θ est la valeur estimée de la position angulaire tandis que Θ est la valeur réelle de la position angulaire. En pratique cette distinction ne change rien au calcul des matrices de Kalman. ω est la pulsation de la tension de détection injectée tandis que est la pulsation du signal à l'entrée du moteur.
Par ailleurs le dispositif comporte un transformateur de Park inverse 15 qui reçoit en entrée le signal Θ représentatif de la position angulaire estimée du rotor 2, et les signaux Ia et Ι prélevés en sortie du transformateur de Concordia ou de Clark 10. À la sortie du transformateur de Park inverse 13 on obtient les composantes de courant Id et Iq dans le repère d,q.
La figure 1 illustre également une application du dispositif de détection de position angulaire selon l'invention pour une mise en position et un maintien en position selon une position angulaire du rotor de la machine synchrone, ou pour la mise en rotation continue du moteur synchrone. Pour la mise en œuvre de cette application le dispositif comporte un contrôleur de position 12 comprenant un sommateur ayant une entrée directe recevant un signal Θ* représentatif d'une position angulaire de consigne du rotor 2, et une entrée inverseuse recevant le signal Θ représentatif de la position angulaire estimée du rotor 2. Le sommateur détermine un écart ΔΘ entre la position angulaire estimée et la position angulaire de consigne. La sortie du sommateur est reliée à un correcteur proportionnel intégral qui fournit en sortie du contrôleur de position 12 un signal de consigne de vitesse co# appliqué à l'entrée directe d'un contrôleur de vitesse 13 qui reçoit en outre sur une entrée inverseuse le signal de vitesse estimée . Le contrôleur de vitesse 13 comporte en outre un correcteur proportionnel intégral qui fournit en sortie du contrôleur de vitesse 13 un signal de consigne de composante de courant Iq # appliqué à l'entrée directe d'un contrôleur de courant 14 qui reçoit en outre sur une entrée inverseuse le signal de courant Iq . Le contrôleur de vitesse 13 comporte également un correcteur proportionnel intégral qui fournit en sortie du contrôleur de courant 14 un signal de tension de correction qui est appliqué à l'entrée q du transformateur de Park 6.
Ce signal de tension de correction génère, par le biais du modulateur de largeur d'impulsions 7 et de l'onduleur 8 un signal de commande de rotation ponctuelle du rotor 2. La nouvelle position du rotor 2 est donc détectée et traitée à nouveau par le dispositif de sorte que la position finale du rotor 2 est asservie sur la position de consigne Θ .
Lorsque le dispositif est utilisé pour une mise en rotation continue, la consigne de position est variable en fonction de la vitesse de rotation souhaitée.
Au démarrage, tant pour une mise en position que pour une mise en rotation continue, le générateur de tension de détection 6 émet de préférence une série d'impulsions qui permettent d' obtenir très rapidement une première estimation de la position du rotor. Cette première estimation est peu précise mais permet d'obtenir une convergence plus rapide de la détection de position.
La figure 2 illustre un second mode de réalisation du dispositif de détection selon l'invention. Sur la figure 2 les composants identiques à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références numériques.
Dans ce mode de réalisation le dispositif de détection comporte un transformateur de Park 16 supplémentaire ayant une première entrée reliée à l'entrée q du transformateur de Park 6, et une seconde entée recevant l'estimation de position Ô. En sortie le transformateur de Park 16 délivre alors les composantes de tension V'a et V β dans repère α,β.
Dans ce cas le filtre de Kalman 11 est configuré à partir des équations de fonctionnement suivantes, connues en soi :
Va+Ai . cos ( ωί . t ) . cos ( Θ ) =RS . Io<+Ls · dla/dt- ωα . φ/ . sin (a) et
Vp+Ai . cos ( ωί . t) . sin ( Ô ) =RS. Ip+Ls . dlp/dt+ coe . φ/ . cos ( Θ )
La figure 3 illustre une variante de réalisation du dispositif de la figure 1 dans lequel un contrôleur 17 de la composante d du courant a été ajouté pour effectuer une comparaison entre la composante de courant Id fournie par le transformateur de Park inverse 15 et une consigne de courant Id pour fournir en sortie un signal de tension de correction qui est ajouté par un sommateur 18 au signal de tension de détection.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier bien que l'invention ait été décrite en relation avec une machine synchrone à aimants permanents et pôles lisses, l'invention peut être mise en œuvre avec une machine synchrone ayant des pôles saillants.
Bien que dans les modes de réalisation illustrés les signaux d'entrée du filtre de Kalman soient prélevés en entrée du transformateur de Park 6, ce qui donne la meilleure précision pour la détermination de l'angle Ô , ces signaux peuvent également être prélevés en sortie du transformateur de Park 6.
Lorsque le dispositif est destiné à assurer seulement une fonction une mise en position et un maintien en position selon une position angulaire du rotor de la machine synchrone, par exemple pour maintenir dans une position fixe un volet monté sur une aile d'avion, le dispositif peut être simplifié en supprimant le contrôleur de vitesse 13, et le cas échéant, le contrôleur de courant 14. Dans ce cas le contrôleur de position 12 est configuré pour délivrer directement la composante de tension de correction appliquée à l'entrée q du transformateur de Park 6.
Lorsque le dispositif est destiné à assurer seulement une fonction une mise en rotation continue le dispositif peut être simplifié en supprimant le contrôleur de position 12 tout en continuant à calculer la position angulaire estimée, et le cas échéant, le contrôleur de courant 14. Dans ce cas le contrôleur de vitesse 13 est configuré pour délivrer directement la composante de tension de correction appliquée à l'entrée q du transformateur de Park 6.
Il est possible d'utiliser un autre observateur que le filtre de Kalman et par exemple un observateur à modes glissants .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection d'une position angulaire estimée {Θ) d'un rotor (2) de machine synchrone (1) par rapport à un stator triphasé (3) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de:
- générer un signal de tension de détection,
- appliquer le signal de tension de détection à une entrée d d'un transformateur de repère (6) d'un repère d,q dans un repère α, β,
- alimenter le stator (3) de la machine synchrone en fonction d'un signal de tension de détection dans le repère α, β ,
recueillir des signaux de courant (Ia-Ic) produits dans le stator dans un repère a,b,c, et les transformer pour obtenir des signaux de courant dans le repère , β, et ,
- traiter les signaux de courant obtenus et le signal de tension de détection, au moyen d'un observateur de type filtre de Kalman (11) configuré à partir d'un modèle incorporant le signal de détection.
2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape préalable d'effectuer une estimation préliminaire de la position angulaire du rotor en remplaçant le signal de tension par un signal à impulsions.
3. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement comparatif de signaux est effectué entre d'une part le signal de tension de détection dans le repère d,q, et d'autre part les signaux de courant dans le repère α,β.
4. Procédé de mise en position et de maintien en position selon une position angulaire de consigne (θ#) d'un rotor (2) de machine synchrone associé à un stator triphasé (3) caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: a) détecter une position angulaire estimée {Θ) du rotor par application du procédé selon la revendication 1,
b) calculer un écart (ΔΘ) entre la position angulaire estimée (Θ) et la position angulaire de consigne (θ#) , et en déduire un signal de tension de correction,
c) appliquer le signal de tension de correction à une entrée du transformateur de repère (6) du repère d, q dans le repère α, β, tout en maintenant le signal de tension de détection appliqué à l'entrée d de ce transformateur de repère,
d) alimenter (7,8) le stator (3) de la machine synchrone en fonction du signal de tension de correction et du signal de tension de détection dans le repère α,β,
e) recueillir les signaux de courant produits par le stator dans un repère a,b,c, et effectuer une transformée de repère dans le repère a,p,et,
f) traiter les signaux de courant transformés et le signal de tension de détection au moyen d'un observateur de type filtre de Kalman configuré à partir d'un modèle incorporant le signal de détection,
g) en déduire une nouvelle position angulaire estimée (Θ) du rotor et réitérer le procédé à compter de 1 ' étape b) .
5. Procédé de commande d'un entraînement en rotation continue d'une machine synchrone caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de:
- détecter une position angulaire estimée (Θ) du rotor par application du procédé selon la revendication 1,
- élaborer des signaux de commande de rotation continue du rotor de la machine synchrone tenant compte de la position angulaire (Θ) du rotor,
- appliquer les signaux de commande de rotation continue au stator (3) de la machine synchrone tout en superposant le signal de tension de détection.
6. Dispositif de détection d'une position angulaire d'un rotor de machine synchrone associé à un stator triphasé caractérisé en ce qu'il comporte:
- un générateur (5) d'un signal de tension de détection,
- un transformateur de repère (6) d'un repère d,q dans un repère α,β, ayant un entrée d reliée à une sortie du générateur (5) de signal de tension de détection,
- un dispositif d'alimentation (7,8) du stator (3) de la machine synchrone relié à la sortie du transformateur de repère (6) du repère d,q dans le repère , β,
- un organe (9) de mesure de courants dans le stator (3)
- un transformateur de repère (10) d'un repère a,b,c dans le repère α, β, relié à l'organe de mesure de courants,
- un observateur (11) de signaux de type filtre de Kalman relié au transformateur de repère du repère a,b,c dans le repère α, β d'une part, et au générateur (5) d'un signal de tension de détection d'autre part.
7. Dispositif de mise en position et de maintien en position selon une position angulaire de consigne (Θ ) d'un rotor (2) de machine synchrone associé à un stator triphasé (3) caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection (4) selon la revendication 6 ayant une sortie fournissant un signal représentatif de la position angulaire estimée (Θ) du rotor relié à une entrée inverseuse d'un contrôleur de position angulaire (12) ayant une entrée directe recevant une consigne de position angulaire (θ#) , et ayant une sortie reliée directement ou indirectement à une entrée q du transformateur de repère (6) du dispositif de détection (4) de position angulaire.
8. Dispositif de commande d'un entraînement en rotation d'une machine synchrone caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de détection (4) selon la revendication 6 ayant une sortie fournissant un signal représentatif d'une vitesse estimée (cbe) du rotor reliée à une entrée d'un contrôleur de vitesse (13) ayant une sortie reliée directement ou indirectement à une entrée q du transformateur de repère (6) du repère d, q dans le repère α,β.
9. Dispositif de mise en position et de maintien en position selon une position angulaire de consigne, ou de commande d'un entraînement en rotation selon la revendication 7 et la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur de position (12) et un contrôleur de vitesse (13) montés en série.
10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte un contrôleur de courant (14) monté en série avec le contrôleur de position et le contrôleur de vitesse .
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