WO2014167089A1 - Contacteur electrique et procede de pilotage d'une bobine electromagnetique dans un tel contacteur - Google Patents

Contacteur electrique et procede de pilotage d'une bobine electromagnetique dans un tel contacteur Download PDF

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WO2014167089A1
WO2014167089A1 PCT/EP2014/057361 EP2014057361W WO2014167089A1 WO 2014167089 A1 WO2014167089 A1 WO 2014167089A1 EP 2014057361 W EP2014057361 W EP 2014057361W WO 2014167089 A1 WO2014167089 A1 WO 2014167089A1
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coil
switch
voltage
movable contact
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/057361
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Inventor
Julien HENRI-ROUSSEAU
Vincent GEFFROY
Christophe LAPIERE
Original Assignee
Schneider Electric Industries Sas
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F2007/1888—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings using pulse width modulation

Definitions

  • the present invention relates to an electric contactor and a method for controlling an electromagnetic coil of such a contactor.
  • the electrical contactor comprises at least one base and a control module.
  • the base comprises at least one pair of fixed contacts and, for each pair of fixed contacts, a movable contact between a closed position and an open position. More specifically, the fixed contacts are electrically connected to each other, when the movable contact is in the closed position, and electrically isolated from each other, when the movable contact is in the open position.
  • the base also includes an electromagnetic coil capable of controlling the or each movable contact in the closed position or in the open position, and the coil is characterized by a control setpoint voltage.
  • the control module comprises an electronic module for controlling the electromagnetic coil.
  • a persistent issue in the field of electrical contactors is to operate the contactor with a wide and complete panel of supply voltages.
  • This adaptation is more particularly necessary when controlling the or each movable contact in the closed position.
  • the goal is to have a single coil regardless of the contactor supply voltage. For this, it is necessary that the control voltage of the coil is lower than the minimum supply voltage of the contactor.
  • the object of the invention is therefore to propose an electric contactor which, when controlling the or each movable contact in closed position, makes it possible to reduce the differences in the operating time between a supply voltage of the contactor in 1 10V and a supply voltage of the contactor at 220V.
  • the subject of the invention is an electrical contactor comprising at least one pair of fixed contacts and for each pair of fixed contacts a movable contact between a closed position and an open position, the fixed contacts being, in the closed position of the contact movable, electrically connected to each other via the movable contact, and being electrically isolated from each other in the open position of the movable contact, an electromagnetic coil adapted to control the or each movable contact in the closed position or in the open position, and a electronic module for controlling the electromagnetic coil, comprising a switch connected in series with the coil and a device for controlling the switch, the switch comprising two conduction electrodes and a control electrode, said control device comprising means for calculating a pulse width modulated signal and means for applying the calculated signal to the control electrode of the switch.
  • the pulse width modulated signal has a cyclic ratio of variable value over time, during the control of the or each movable contact in the closed position.
  • the electric contactor further comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically permissible combination:
  • the electronic control module furthermore comprises a positive voltage generator, such as a rectifier connected to the switch and to the coil connected in series and able to supply a positive voltage to the switch and to the coil, while the control device comprises means for measuring the positive voltage, and the value of the duty cycle depends on said measured voltage;
  • a positive voltage generator such as a rectifier connected to the switch and to the coil connected in series and able to supply a positive voltage to the switch and to the coil
  • the control device comprises means for measuring the positive voltage, and the value of the duty cycle depends on said measured voltage
  • the value of the duty cycle depends on said positive voltage measured only when controlling the or each movable contact in the closed position; the duty cycle is equal to the sum of a first term of constant value and of a second term of variable value over time;
  • the first term is a function of a control voltage setpoint of the coil and the initial value of the positive voltage, measured at the time of the closing command of the or each movable contact;
  • the second term is a function of the last measured value of the positive voltage
  • the means for measuring the voltage are suitable for sampling the positive voltage measured according to a sampling frequency, whereas the calculation means are capable of calculating the second term as a function of the last positive voltage sample and according to a calculation period; equal to the inverse of the sampling frequency, and the calculation means are able to update the value of the duty cycle, using the second term, at each calculation period.
  • the invention also relates to a method for controlling an electromagnetic coil of a contactor, which contactor comprises at least one pair of fixed contacts and, for each pair of fixed contacts, a movable contact between a closed position and a open position, the electromagnetic coil, and an electronic control module of the coil comprising a switch connected in series with the coil and a switch control device, the coil being able to control the or each movable contact in the closed or open position, the method comprising the following steps:
  • the pulse width modulated signal is calculated with a cyclic ratio of variable value over time during the control of the or each movable contact in the closed position.
  • the method of controlling the electromagnetic coil of the contactor further comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically acceptable combination:
  • the method comprises the measurement of a positive voltage across a positive voltage generator, such as a rectifier, which rectifier is connected to the switch and to the coil connected in series, and is capable of supplying positive voltage to the switch and the coil, while in step a) the duty cycle of the modulated pulse width calculated signal depends on the positive voltage measured only when controlling the or each movable contact in the closed position;
  • a positive voltage generator such as a rectifier, which rectifier is connected to the switch and to the coil connected in series, and is capable of supplying positive voltage to the switch and the coil
  • step a) comprises several steps consisting of:
  • step a3) calculating the duty cycle by summing the first term and the second term, and following step b) returning to step a2), as long as the or each movable contact is not in the closed position ;
  • the first term is calculated as a function of a control voltage of the coil and of the initial value of the positive voltage, this initial value being measured at the time of the closing command of the or each moving contact, during the measurement step, and the duty cycle is set equal to this first term;
  • the second term is calculated as a function of the last value of the measured positive voltage
  • T2 G ⁇ (U A - (T) * U E (T)) dT
  • ⁇ ( ⁇ ) and U e (T) respectively representing the values of the duty cycle and the positive voltage at time ⁇ and G a predetermined value gain
  • step b the switch switches with a certain frequency according to the duty cycle and thus modifies the voltage across the coil.
  • the complete closing of the moving contacts of the contactor is ensured, the closing time of the moving contacts is substantially constant regardless of the supply voltage of the contactor, and the voltage regulation takes into account changes in the different voltages in the contactor over time as the duty cycle varies over time. More specifically, regulation in voltage takes into account possible voltage drops in the contactor. In addition, the regulation makes it possible to correct the voltage delivered to the coil in order to take into account the case where the instantaneous voltage applied to the coil and the switch connected in series is lower than the control setpoint voltage of the coil.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a contactor according to the invention, comprising a pair of fixed contacts, a movable contact adapted to open or close the electrical connection between the fixed contacts, an electromagnetic coil for controlling the movable contact and a coil control module, said module comprising a switch connected in series with the coil;
  • FIG. 2 is a partial representation of a simplified electric circuit diagram of the contactor of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a block diagram showing means for calculating a duty cycle of a pulse width modulated signal intended to be applied to the switch of the contactor of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a flowchart of a method according to the invention for controlling the coil of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a set of two curves representing the current flowing through the coil of FIG. 1 as a function of time, during the closing command of the moving contact of FIG. 1, for a contactor supply voltage of 1 volts and respectively for a supply voltage of the contactor of 230 volts;
  • FIG. 6 is a set of two curves representing the displacement of the moving contact of FIG. 1 as a function of time, during the closing command of the movable contact, for a supply voltage of the contactor of 1 15 volts, and respectively for a contactor supply voltage equal to 230 volts;
  • FIG. 7 is a set of two curves, a first curve representing revolution of a duty cycle as a function of time, the duty cycle being specific to a pulse width modulated signal calculated by a control device included in the contactor. of Figure 1 and the second curve representing the voltage across the electromagnetic coil and the contactor switch of Figure 1 connected in series, as a function of time.
  • a contactor 10 is shown.
  • the contactor 10 comprises a base 12 and an electronic module 13 for driving an electromagnetic coil 14.
  • This electromagnetic coil 14 is characterized by a control setpoint voltage U A.
  • the base 12 comprises the electromagnetic coil 14, and at least one pair of fixed contacts 16 and, for each pair of fixed contacts 16, a contact 17, movable between a closed position and an open position.
  • the fixed contacts 16 are, in the closed position of the movable contact 17, electrically connected to each other via the movable contact 17, and are electrically isolated from each other in the open position of the movable contact 17.
  • Each fixed contact 16 is intended for be connected to an electrical connection cable.
  • the base 12 comprises a connector 20 for connecting the electronic control module 13.
  • the electronic control module 13 is intended to be powered by a power supply member 22 and comprises an electronic card 24.
  • the electronic card 24 comprises a switch 26, a generator of a positive voltage, variable over time or continuous, such as a rectifier 27, a switch control device 26, and protection means 30, such as a parallel varistor and a limiting series resistor.
  • the electromagnetic coil 14 is adapted to control each movable contact 17 in the closed position or in the open position.
  • the power supply member 22 is capable of delivering a supply voltage U c for the electronic control module 13, as shown in FIG. 2.
  • the supply voltage U c is, for example, equal to 48 volts, 1 10 volts, 220 volts or 400 volts, in direct or alternating current.
  • the base 12 comprises the same electromagnetic coil 14 regardless of the supply voltage U c of the control module 13, while the control module 13 is different according to the supply voltage U c .
  • the electronic control module 13 to be connected to the connector 20 is chosen as a function of the supply voltage U c .
  • the control module 13 differs, between the different values of the supply voltage U c , in particular with regard to the rectifier 27.
  • the switch 26 comprises two conduction electrodes and a control electrode which are not represented in the various figures. As can be seen in FIG. 2, the switch 26 is connected in series with the coil 14.
  • the rectifier 27 is adapted to deliver a DC voltage U E across the assembly formed by the switch 26 and the coil 14 connected in series.
  • the rectifier 27 is, for example, a diode bridge that performs a full wave rectification.
  • the control device 28 includes means 31 for calculating a pulse width modulated signal S1, and an electrical connection 32 with the switch 26 in order to apply the calculated signal S1 to the switch 26, and more specifically to the switch control electrode 26, as shown in FIG.
  • control device 28 comprises means 34 for measuring the positive voltage U E at the output of the rectifier 27.
  • the measuring means 34 are connected at the output of the rectifier 27, whereas the means 30 are connected between the power supply member 22 and the rectifier 27.
  • the calculation means 31 are suitable for calculating the pulse width modulated signal S1 with a variable duty cycle value a with time.
  • the value of the duty cycle depends, for example, on the positive voltage U E.
  • the calculation means 31 are suitable for calculating a first term T1 of constant value and a second term T2 of variable value over time and summing these terms T1, T2 to obtain the duty cycle a.
  • the cyclic ratio a pulse width modulated signal S1 is then of variable value over time since it is equal to the sum of the first and second terms T1, T2.
  • the positive voltage U E at the output of the rectifier 27 is equal to the rms value measured by the measuring means 34, multiplied by a factor Z specific to the rectifier 27.
  • the factor Z is equal to 0.9.
  • the signal S1 is adapted to be applied to the control electrode of the switch 26 in order to control it.
  • the switch 26 is closed and the current passes through the coil 14, and when the signal S1 is in the "low state", the switch 26 is open and the current does not pass through the coil 14.
  • the duty cycle has determined, for a period of hashing of the switch 26, the percentage of time when the switch 26 will be closed, respectively open.
  • the hash period is for example equal to 40us.
  • the calculation means 31, represented in FIG. 3 in the form of a block diagram 80, comprise a divider 82, a multiplier 84, a comparator 86, an integrator 88 and an adder 90.
  • the various calculations made make it possible to calculate the cyclical report a.
  • Block diagram 80 depends on time and is equivalent to the following equation:
  • the calculation means 31 are adapted to receive three input data 92, 94, 96.
  • the first input data 92 corresponds to an initial voltage U E (0), initially measured at the output of the rectifier 27, that is, ie before the control of the movable contact 17 in the closed position.
  • the second input data 94 corresponds to the control voltage U A for driving the coil 14, and the third input data 96 corresponds to an instantaneous voltage U E (x) measured across the rectifier 27.
  • the instantaneous voltage U E (x) corresponds to the last value of the positive voltage measured by the measuring means 34.
  • the divider 82 is able to receive as input the initial voltage U E (0) and the set voltage U A and to output the first term T1.
  • the first term T1 is calculated by means of the divider 82 and is equal to the ratio of the driving instruction voltage U A to the initial voltage U E (0).
  • the calculation equation of the first term T1 is written as follows:
  • the duty cycle before the control of the movable contact 17 in the closed position is noted a (0) and is equal to the first term T1.
  • the multiplier 84 is adapted to receive as input the last value of the instantaneous voltage U E (x) measured at the output of the rectifier 27 and the last calculated value of the duty cycle a, also called instantaneous duty cycle ⁇ ( ⁇ ).
  • the data outputted from the multiplier 84 is equal to the instantaneous voltage U E (x) measured at the output of the rectifier 27, multiplied by the instantaneous duty cycle a (x).
  • the output of the multiplier 84 is compared, with the aid of the comparator 86 connected at the output of the multiplier 84, with the reference voltage U A in order to obtain an error E (x).
  • the error E (x) corresponds to the difference between, on the one hand, the target voltage U A and, on the other hand, the data outputted from the multiplier 84.
  • This error E (x) is then integrated and multiplied by a gain G, using the integrator 88 connected at the output of the comparator 86.
  • the integrator 88 is able to calculate the integral l (E (x)) of the errors E (x) computed from the beginning of the closing control of the movable contacts 17 and multiplies the integral 1 (E (x)) of the errors by the gain G in order to obtain the second term T2.
  • the summator 90 is able to receive the first term T1 and the second term T2 at the input, the summator 90 being connected at the output of the divider 82, on the one hand, and at the output of the integrator 88, on the other hand .
  • the summator 90 is then adapted to deliver in output the value of the duty cycle a by summing the first term T1 and the second term T2.
  • the cyclic ratio is constantly changed over time. We denote a (t) the different values of the duty cycle a over time.
  • the measuring means 34 of the positive voltage U E are suitable for sampling the positive voltage U E measured, with a sampling frequency Fech
  • the second term T2 is a function of the last sample U E (k) of measured voltage.
  • the second term T2 is calculated according to a calculation period P1 equal to the inverse of the sampling frequency F ECH of the measurement of the voltage.
  • T2 (k) denotes the second discretized term according to the calculation period P1, and is a function of the last sample U E (k) of measured voltage. Knowing that k is a representative index of time and that this index is incremented by 1 at each calculation period P1.
  • the index k is equal to 0 when sending the command of the movable contact 17 in the closed position, then is incremented by 1 at each calculation period P1 during the closing of the movable contact 17, and is reset to zero when the movable contact 17 is in the closed position.
  • a (k) the cyclic ratio discretized according to the calculation period P1.
  • the calculation period P1 is for example equal to 400 ⁇ s, and in the case where the hash period of the switch 26 is equal to 40 ⁇ s, this means that the duty cycle is updated every ten chopping periods.
  • the second discretized term T2 (k) is calculated from a discretized error E (k) corresponding to the difference between, on the one hand, the target voltage U A and, on the other hand, the last sample U E ( k-1) measured voltage which is multiplied by the discretized duty cycle a (k-1), calculated at the previous calculation period P1.
  • This discretized error E (k) is then integrated by performing the integral I (E (k)) of the discretized errors E (k) computed from the beginning of the closure control of the movable contacts 17 and the integral l (E ( k)) discretized errors E (k) is multiplied by a gain G in order to obtain the second discretized term T2 (k).
  • the calculation means 31 are suitable for calculating the second discretized term T2 (k) and for updating the value of the discretized duty cycle a (k) for each calculation period P1, using the second discretized term T2. (k).
  • the discretized duty cycle a (k) is equal to the sum of the first term T1 and the second discretized term T2 (k).
  • the duty cycle a (0) of index 0 is equal to the first term T1.
  • the equation of calculation of the discretized duty cycle a (k) is as follows: k
  • a voltage control method of the coil 14 comprises different steps.
  • a first step 102 consists of the calculation, by the control device 28, of the pulse width modulated signal S1 and of its duty ratio a.
  • a second step 104 consists of applying the calculated signal S1, via the electrical connection 32, to the control electrode of the switch 26.
  • a step 106 consists in measuring, via the measuring means 34, the initial voltage U E (0) at the output of the rectifier device 27, that is to say at the terminals of the switch 26 and the coil 14 connected in series, before the closing command of the movable contact 17.
  • step 102 for calculating the signal S1 comprises, for example, the following steps:
  • the measurement of the voltage U E is sampled as explained above and the second discretized term T2 (k) is calculated in a manner analogous to that explained above.
  • the duty cycle a is calculated, during step 1 14, by summing the first term T1 and the second term T2.
  • the second term T2 is discretized and the second discretized term T2 (k) is calculated for each calculation period P1 as explained above.
  • the duty ratio a is updated at each calculation period P1.
  • the discretized duty cycle a (k) calculated as explained above is obtained.
  • step 104 the process returns to step 1 12 and is repeated until the closure of the movable contact 17 is detected.
  • the method is repeated at each calculation period P1 until the closure of the movable contact 17 is detected.
  • the cyclic ratio a is therefore variable over time, since it includes the second term T2 which is itself variable over time.
  • the graph shows, on the ordinate, a current I E passing through the coil 14 expressed in Ampere (A), and in abscissa the time (t) expressed in seconds (s).
  • a curve 120 represents the current I E passing through the coil 14 as a function of time (t), during the closing command of the movable contact 17 and with a supply voltage U c of the electronic control module equal to 1 15 volts.
  • a second curve 122 is similar to the curve 120 but for a supply voltage Uc equal to 230 volts.
  • the curves 120, 122 have generally the same shape and the delay between the curve 120 and the curve 122 is minimized according to the invention.
  • the supply voltages are variable, sinusoidal and the gain G is equal to 3.
  • the graph shows, on the ordinate, a displacement D in mm relative to the fixed contacts 16, and on the abscissa the time (t) in seconds (s).
  • a third curve 124 represents the displacement of the moving contact 17 as a function of time, for a supply voltage U c of the electronic control module 13 of 1 15 volts
  • a fourth curve 126 represents the displacement of the moving contact 17 as a function of the time, for a supply voltage U c of 230 volts.
  • the curves 124 and 126 represent, more precisely, the displacement D as a function of time, during the control of the closing of the movable contact 17.
  • the movable contact 17 is generally closed when the displacement reaches its maximum value; that is to say here for a displacement D of about 5 mm. It is observed that the difference in closing time between the curve 124 and the curve 126 is 5.4 milliseconds knowing that the closing time of the movable contact 17 is between 60 ms and 68 ms.
  • the closing dynamics as a function of the supply voltage U c is substantially identical regardless of the supply voltage of the electronic control module 13 and the voltage regulation is performed.
  • the evolution of the duty ratio a as a function of the time t in milliseconds (ms) is observed on a fifth curve 128, and on a sixth curve 130 the voltage U E at the output of the rectifier 27.
  • Curve 130 shows a drop in voltage U E as a function of time t. This voltage drop is due to a temporary weakening of the supply member 22.
  • the curve 128 shows that the duty cycle a is variable over time and evolves to take into account the drop in the voltage U E measured in output of the rectifier 27. Indeed, the duty cycle has increased to take into account the voltage drop and so that the switch 26, remains in the closed position longer, to provide the coil 14 the voltage sufficient to act on the closure of the mobile contact 17.
  • the value of the duty cycle a is high, in order to supply the coil 14 with voltage for a sufficient duration.
  • This increase of the duty cycle a makes it possible to accelerate the closing of the movable contact 17, in order to take into account the delay taken in closing the movable contact 17 due to the fact that the measured voltage U E was lower than the setpoint voltage U A .
  • the delay is gradually caught up and the value of the duty cycle a gradually decreases.
  • the objective is to have a cyclic ratio with an instantaneous value greater than the average value of this duty cycle a, during the closing phase of the movable contact 17, at the moment when the output voltage U E of the rectifier 27 becomes greater to the setpoint voltage U A , in order to correct the error.
  • the evolution of the duty cycle over time avoids any risk of complete non-closure of the movable contact 17, knowing that this complete non-closure sometimes leads to the welding of the movable contact 17 on the fixed contacts. 16.
  • the gain G is chosen so as to minimize the difference in the closing dynamics of the contactor 10 regardless of the supply voltage U c of the electronic control module 13.
  • the contactor 10 comprises a filter connected in series with the coil 14 and the switch 26.
  • the voltage U E measured at the output of the rectifier 27 is different from the voltage measured at the terminals. of the switch 26 and the coil 14 connected in series.
  • the supply member 22 of the control module 13 is a single-phase voltage generator.
  • a contactor comprising a control module 13 supplied with three-phase voltage, the rectifier 27 then being able to convert the three-phase voltage supplied by the supply member 22. a positive voltage delivered across the switch 26 and the coil 14 connected in series.

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Abstract

Ce contacteur électrique (10) comprend au moins une paire de contacts fixes (16) et, pour chaque paire de contacts fixes (16), un contact (17) mobile entre une position fermée et une position ouverte, ainsi qu'une bobine électromagnétique (14) apte à commander le ou chaque contact mobile (17) en position fermée ou en position ouverte. Le contacteur (10) comprend un module électronique (13) de pilotage de la bobine électromagnétique (14), le module comportant un commutateur (26) connecté en série de la bobine (14) et un dispositif (28) de commande du commutateur (26). Le commutateur (26) comporte deux électrodes de conduction et une électrode de commande. Le dispositif de commande (28) comprend des moyens (31) de calcul d'un signal modulé en largeur d'impulsion (S1) et des moyens (32) d'application du signal calculé à l'électrode de commande du commutateur (26). Le signal (S1) modulé en largeur d'impulsion présente un rapport cyclique de valeur variable au cours du temps lors de la commande du ou de chaque contact mobile (17) en position fermée.

Description

CONTACTEUR ELECTRIQUE ET PROCEDE DE PILOTAGE D'UNE BOBINE ELECTROMAGNETIQUE DANS UN TEL CONTACTEUR
La présente invention concerne un contacteur électrique et un procédé de pilotage d'une bobine électromagnétique d'un tel contacteur.
Le contacteur électrique comprend au moins une embase et un module de commande. L'embase comprend au moins une paire de contacts fixes et, pour chaque paire de contacts fixes, un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte. Plus précisément, les contacts fixes sont reliés électriquement entre eux, lorsque le contact mobile est en position fermée, et isolés électriquement l'un de l'autre, lorsque le contact mobile est en position ouverte. L'embase inclut également une bobine électromagnétique apte à commander le ou chaque contact mobile en position fermée ou en position ouverte, et la bobine est caractérisée par une tension de consigne de pilotage. Le module de commande comprend un module électronique de pilotage de la bobine électromagnétique.
Un enjeu persistant dans le domaine des contacteurs électriques est de faire fonctionner le contacteur avec un panel large et complet de tensions d'alimentation. Ainsi, il est connu de réaliser une adaptation en tension entre la tension d'alimentation du contacteur et la bobine électromagnétique. Cette adaptation est plus particulièrement nécessaire lors de la commande du ou de chaque contact mobile en position fermée. L'objectif est d'avoir une bobine unique quelle que soit la tension d'alimentation du contacteur. Pour cela, il est nécessaire que la tension de consigne de pilotage de la bobine soit inférieure à la tension d'alimentation minimale du contacteur.
Dans le domaine de la régulation en tension d'un contacteur électrique, il est connu, qu'une bobine électromagnétique de faible tension de consigne de pilotage, associée à un module électronique de pilotage alimenté avec une tension élevée, c'est-à- dire par exemple 240 Volts, consomme un courant important.
Il est aussi connu de US-A-5 914 850 d'effectuer une adaptation en tension entre la tension d'alimentation du contacteur et la bobine électromagnétique, à partir de moyens de contrôle de la bobine électromagnétique. Les moyens de contrôle de la bobine électromagnétique sont aptes à générer un signal destiné à être appliqué à l'électrode de commande du contacteur. Un redresseur est en outre utilisé afin de fournir à la bobine une tension positive, et la régulation est efficace uniquement lorsque la tension en sortie du redresseur est supérieure à la tension de consigne de pilotage de la bobine. Ceci implique que si l'on calcule la valeur moyenne de la tension appliquée à la bobine lorsque la tension en sortie du redresseur est supérieure à la tension de consigne de la bobine, on n'obtient pas le même résultat pour une tension d'alimentation du contacteur égale à 1 10 volts et pour une tension d'alimentation du contacteur égale à 220 volts. Ceci entraîne alors des différences dans les temps de fonctionnement, c'est-à-dire dans la dynamique ou le temps de fermeture de chaque contact mobile.
Le but de l'invention est donc de proposer un contacteur électrique qui, lors de la commande du ou de chaque contact mobile en positon fermée, permet de réduire les différences dans les temps de fonctionnement entre une tension d'alimentation du contacteur en 1 10V et une tension d'alimentation du contacteur en 220V.
A cet effet, l'invention a pour objet un contacteur électrique comprenant au moins une paire de contacts fixes et pour chaque paire de contacts fixes un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte, les contacts fixes étant, en position fermée du contact mobile, reliés électriquement entre eux via le contact mobile, et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile, une bobine électromagnétique apte à commander le ou chaque contact mobile en position fermée ou en position ouverte, et un module électronique de pilotage de la bobine électromagnétique, comportant un commutateur connecté en série de la bobine et un dispositif de commande du commutateur, le commutateur comportant deux électrodes de conduction et une électrode de commande, ledit dispositif de commande comportant des moyens de calcul d'un signal modulé en largeur d'impulsion et des moyens d'application du signal calculé à l'électrode de commande du commutateur. Conformément à l'invention, le signal modulé en largeur d'impulsion présente un rapport cyclique de valeur variable au cours du temps, lors de la commande du ou de chaque contact mobile en position fermée.
Selon des aspects avantageux de l'invention, le contacteur électrique comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement admissibles :
- le module électronique de pilotage comprend en outre un générateur de tension positive, tel qu'un redresseur relié au commutateur et à la bobine connectés en série et propre à fournir une tension positive au commutateur et à la bobine, alors que le dispositif de commande comporte des moyens de mesure de la tension positive, et la valeur du rapport cyclique dépend de ladite tension mesurée ;
- la valeur du rapport cyclique dépend de ladite tension positive mesurée uniquement lors de la commande du ou de chaque contact mobile en position fermée ; - le rapport cyclique est égal à la somme d'un premier terme de valeur constante et d'un second terme de valeur variable au cours du temps ;
- le premier terme est fonction d'une tension de consigne de pilotage de la bobine et de la valeur initiale de la tension positive, mesurée au moment de la commande de fermeture du ou de chaque contact mobile ;
- le second terme est fonction de la dernière valeur mesurée de la tension positive ; et
- les moyens de mesure de la tension sont propres à échantillonner la tension positive mesurée selon une fréquence d'échantillonnage, alors que les moyens de calculs sont aptes à calculer le second terme en fonction du dernier échantillon de tension positive et selon une période de calcul égale à l'inverse de la fréquence d'échantillonnage, et les moyens de calculs sont aptes à mettre à jour la valeur du rapport cyclique, à l'aide du second terme, à chaque période de calcul.
L'invention a également pour objet un procédé de pilotage d'une bobine électromagnétique d'un contacteur, lequel contacteur comprend, au moins une paire de contacts fixes et, pour chaque paire de contacts fixes, un contact mobile entre une position fermée et une position ouverte, la bobine électromagnétique, et un module électronique de pilotage de la bobine comprenant un commutateur connecté en série de la bobine et un dispositif de commande du commutateur, la bobine étant apte à commander le ou chaque contact mobile en position fermée ou ouverte, le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) le calcul, par le dispositif de commande, d'un signal modulé en largeur d'impulsion, et
b) l'application du signal calculé à une électrode de commande du commutateur. Conformément à l'invention, lors de l'étape de calcul, le signal modulé en largeur d'impulsion est calculé avec un rapport cyclique de valeur variable au cours du temps lors de la commande du ou de chaque contact mobile en position fermée.
Selon des aspects avantageux de l'invention, le procédé de pilotage de la bobine électromagnétique du contacteur comprend en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement admissibles :
- précédemment à l'étape a) le procédé comprend la mesure d'une tension positive, aux bornes d'un générateur de tension positive, tel qu'un redresseur, lequel redresseur est relié au commutateur et à la bobine connectés en série, et est propre à fournir la tension positive au commutateur et à la bobine, tandis qu'au cours de l'étape a) le rapport cyclique du signal modulé en largeur d'impulsion calculé dépend de la tension positive mesurée uniquement lors de la commande du ou de chaque contact mobile en position fermée ;
- l'étape a) comporte plusieurs étapes consistant à :
a1 ) le calcul d'un premier terme de valeur constante
a2) le calcul d'un second terme de valeur variable au cours du temps
a3) le calcul du rapport cyclique en sommant le premier terme et le second terme, et à la suite de l'étape b) on retourne à l'étape a2), tant que le ou chaque contact mobile n'est pas en position fermée ;
- au cours de l'étape a1 ), le premier terme est calculé en fonction d'une tension de consigne de pilotage de la bobine et de la valeur initiale de la tension positive, cette valeur initiale étant mesurée au moment de la commande de fermeture du ou de chaque contact mobile, au cours de l'étape de mesure, et le rapport cyclique est fixé égal à ce premier terme ;
- au cours de l'étape a2), le second terme est calculé en fonction de la dernière valeur de la tension positive mesurée ;
- au cours de l'étape a1 ) le premier terme est calculé avec l'équation suivante : T1 = a(0) = UA/UE(0),
avec a(0) représentant une valeur initiale du rapport cyclique,
au cours de l'étape a2) le second terme est calculé avec l'équation suivante :
T2 = G^ (UA - (T) * UE (T))dT,
0
α (τ) et Ue (T) représentant respectivement les valeurs du rapport cyclique et de la tension positive au temps τ et G un gain de valeur prédéterminée,
au cours de l'étape a3) le rapport cyclique étant calculé avec l'équation suivante : (t) = (0) + G^ (UA - (T) *UE (T))dT = TÏ + T2 ; et
0
- suite à l'étape b), le commutateur commute avec une certaine fréquence en fonction du rapport cyclique et modifie ainsi la tension aux bornes de la bobine.
Grâce à l'invention, la fermeture complète des contacts mobiles du contacteur est assurée, le temps de fermeture des contacts mobiles est sensiblement constant quelle que soit la tension d'alimentation du contacteur, et la régulation en tension prend en compte des évolutions des différentes tensions dans le contacteur au cours du temps puisque le rapport cyclique varie dans le temps. Plus précisément, la régulation en tension prend en compte d'éventuelles chutes de tension dans le contacteur. De plus, la régulation permet de corriger la tension délivrée à la bobine afin de prendre en compte le cas où, la tension instantanée appliquée à la bobine et au commutateur connectés en série est inférieure à la tension de consigne de pilotage de la bobine.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un contacteur conforme à l'invention, comprenant une paire de contacts fixes, un contact mobile propre à ouvrir ou fermer la liaison électrique entre les contacts fixes, une bobine électromagnétique de commande du contact mobile et un module de pilotage de la bobine, ledit module comportant un commutateur connecté en série de la bobine ;
- la figure 2 est une représentation, partielle, d'un schéma électrique simplifié du contacteur de la figure 1 ;
- la figure 3 est un schéma bloc représentant des moyens de calcul d'un rapport cyclique d'un signal modulé en largeur d'impulsion destiné à être appliqué au commutateur du contacteur de la figures 1 ;
- la figure 4 est un organigramme d'un procédé, conforme à l'invention, de pilotage de la bobine de la figure 1 ;
- la figure 5 est un ensemble de deux courbes représentant le courant traversant la bobine de la figure 1 en fonction du temps, lors de la commande de fermeture du contact mobile de la figure 1 , pour une tension d'alimentation du contacteur de 1 15 volts et respectivement pour une tension d'alimentation du contacteur de 230 volts ;
- la figure 6 est un ensemble de deux courbes représentant le déplacement du contact mobile de la figure 1 en fonction du temps, lors de la commande de fermeture du contact mobile, pour une tension d'alimentation du contacteur de 1 15 volts, et respectivement pour une tension d'alimentation du contacteur égale à 230 volts ;
- la figure 7 est un ensemble de deux courbes, une première courbe représentant révolution d'un rapport cyclique en fonction du temps, le rapport cyclique étant propre à un signal modulé en largeur d'impulsion calculé par un dispositif de commande compris dans le contacteur de la figure 1 et la deuxième courbe représentant la tension aux bornes de la bobine électromagnétique et du commutateur du contacteur de la figure 1 connectés en série, en fonction du temps.
A la figure 1 un contacteur 10 est représenté. Le contacteur 10 comprend une embase 12 et un module électronique 13 de pilotage d'une bobine électromagnétique 14. Cette bobine électromagnétique 14 est caractérisée par une tension de consigne de pilotage UA.
L'embase 12 comporte la bobine électromagnétique 14, ainsi qu'au moins une paire de contacts fixes 16 et, pour chaque paire de contacts fixes 16, un contact 17, mobile entre une position fermée et une position ouverte. Les contacts fixes 16 sont, en position fermée du contact mobile 17, reliés électriquement entre eux via le contact mobile 17, et sont isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile 17. Chaque contact fixe 16 est destiné à être relié à un câble de liaison électrique. De plus, l'embase 12 comprend un connecteur 20 de connexion du module électronique de pilotage 13.
Le module électronique de pilotage 13 est destiné à être alimenté par un organe d'alimentation 22 et comprend une carte électronique 24. La carte électronique 24 comprend un commutateur 26, un générateur d'une tension positive, variable au cours du temps ou continue, tel qu'un redresseur 27, un dispositif 28 de commande du commutateur 26, et des moyens 30 de protection, telle qu'une varistance en parallèle et une résistance série de limitation.
La bobine électromagnétique 14 est apte à commander chaque contact mobile 17 en position fermée ou en position ouverte.
L'organe d'alimentation 22 est propre à délivrer une tension Uc d'alimentation du module électronique de pilotage 13, comme représenté sur la figure 2. La tension d'alimentation Uc est, par exemple, égale à 48 Volts, 1 10 Volts, 220 Volts ou encore 400 Volts, en courant continu ou alternatif. L'embase 12 comprend la même bobine électromagnétique 14 quelle que soit la tension Uc d'alimentation du module de pilotage 13, tandis que le module de pilotage 13 est différent suivant la tension d'alimentation Uc. Ainsi le module électronique de pilotage 13 à connecter au connecteur 20 est choisi en fonction de la tension d'alimentation Uc. Le module de pilotage 13 diffère, entre les différentes valeurs de la tension d'alimentation Uc, notamment en ce qui concerne le redresseur 27.
Le commutateur 26 comprend deux électrodes de conduction et une électrode de commande qui ne sont pas représentées sur les différentes figures. Comme visible à la figure 2, le commutateur 26 est connecté en série de la bobine 14.
Le redresseur 27 est propre à délivrer une tension continue UE aux bornes de l'ensemble formé par le commutateur 26 et la bobine 14 connectés en série. Le redresseur 27 est, par exemple, un pont de diodes qui réalise un redressement double alternance. Le dispositif de commande 28 inclut des moyens 31 de calcul d'un signal modulé en largeur d'impulsion S1 , et une liaison électrique 32 avec le commutateur 26 afin d'appliquer le signal calculé S1 au commutateur 26, et plus spécifiquement à l'électrode de commande du commutateur 26, comme représenté sur la figure 1 .
En outre, le dispositif de commande 28 comporte des moyens 34 de mesure de la tension positive UE en sortie du redresseur 27. Comme visible à la figure 2, les moyens de mesure 34 sont connectés en sortie du redresseur 27, tandis que les moyens de protection 30 sont connectés entre l'organe d'alimentation 22 et le redresseur 27.
Les moyens de calcul 31 sont propres à calculer le signal modulé en largeur d'impulsion S1 avec une valeur du rapport cyclique a variable au cours du temps. La valeur du rapport cyclique a dépend par exemple de la tension positive UE. Les moyens de calcul 31 sont propres à calculer un premier terme T1 de valeur constante et un second terme T2 de valeur variable au cours du temps et à sommer ces termes T1 , T2 pour obtenir le rapport cyclique a. Le rapport cyclique a du signal modulé en largeur d'impulsion S1 est alors bien de valeur variable au cours du temps puisqu'il est égal à la somme des premier et second termes T1 , T2.
La tension positive UE en sortie du redresseur 27 est égale à la valeur efficace mesurée par les moyens de mesure 34, multipliée par un facteur Z propre au redresseur 27. Dans le cas d'un redresseur double alternance et sans dispositif particulier en sortie du redresseur, le facteur Z est égal à 0,9.
Le signal S1 est propre à être appliqué à l'électrode de commande du commutateur 26 afin de le commander. Ainsi, lorsque le signal S1 est à « l'état haut », le commutateur 26 est fermé et le courant passe à travers la bobine 14, et lorsque le signal S1 est à « l'état bas », le commutateur 26 est ouvert et le courant ne passe pas à travers la bobine 14. Le rapport cyclique a détermine, pour une période de hachage du commutateur 26, le pourcentage de temps où le commutateur 26 sera fermé, respectivement ouvert. La période de hachage est par exemple égale à 40us.
Les moyens de calcul 31 , représentés sur la figure 3 sous la forme d'un schéma bloc 80, comprennent un diviseur 82, un multiplicateur 84, un comparateur 86, un intégrateur 88 et un sommateur 90. Les différents calculs effectués permettent de calculer le rapport cyclique a. Le schéma bloc 80 dépend du temps et est équivalent à l'équation suivante :
(1 ) Les moyens de calcul 31 sont propres à recevoir trois données d'entrée 92, 94, 96. La première donnée d'entrée 92 correspond à une tension initiale UE(0), mesurée initialement en sortie du redresseur 27, c'est-à-dire avant la commande du contact mobile 17 en position fermée. La seconde donnée d'entrée 94 correspond à la tension de consigne UA de pilotage de la bobine 14, et la troisième donnée d'entrée 96 correspond à une tension instantanée UE(x) mesurée aux bornes du redresseur 27. La tension instantanée UE(x) correspond à la dernière valeur de la tension positive mesurée par les moyens de mesure 34.
Le diviseur 82 est propre à recevoir en entrée la tension initiale UE(0) et la tension de consigne UA et à délivrer en sortie le premier terme T1 . Le premier terme T1 est calculé grâce au diviseur 82 et est égal au rapport de la tension UA de consigne de pilotage sur la tension initiale UE (0). L'équation de calcul du premier terme T1 s'écrit de la manière suivante :
T1 = UA / UE (0). (2)
Par ailleurs, le rapport cyclique a, avant la commande du contact mobile 17 en position fermée, est noté a(0) et est égal au premier terme T1 .
L'ensemble 98 formé par le multiplicateur 84, le comparateur 86 et l'intégrateur 88, connectés les uns à la suite des autres et dans cet ordre, permet le calcul du second terme T2. Le multiplicateur 84 est propre à recevoir en entrée la dernière valeur de la tension instantanée UE(x) mesurée en sortie du redresseur 27 et la dernière valeur calculée du rapport cyclique a, également appelée rapport cyclique instantané α(τ). La donnée délivrée en sortie du multiplicateur 84 est égale à la tension instantanée UE(x) mesurée en sortie du redresseur 27, multipliée par le rapport cyclique instantané a(x). Puis, la donnée en sortie du multiplicateur 84 est comparée, à l'aide du comparateur 86 connecté en sortie du multiplicateur 84, avec la tension de consigne UA afin d'obtenir une erreur E(x). L'erreur E(x) correspond à la différence entre, d'une part, la tension de consigne UA et, d'autre part, la donnée délivrée en sortie du multiplicateur 84. Cette erreur E(x) est ensuite intégrée et multipliée par un gain G, à l'aide de l'intégrateur 88 connecté en sortie du comparateur 86. L'intégrateur 88 est propre à calculer l'intégrale l(E(x)) des erreurs E(x) calculées depuis le début de la commande de fermeture des contacts mobiles 17 et multiplie l'intégrale l(E(x)) des erreurs par le gain G afin d'obtenir le second terme T2.
Puis, le sommateur 90 est propre à recevoir en entrée le premier terme T1 et le second terme T2, le sommateur 90 étant connecté en sortie du diviseur 82, d'une part, et en sortie de l'intégrateur 88, d'autre part. Le sommateur 90 est alors propre à délivrer en sortie la valeur du rapport cyclique a par sommation du premier terme T1 et du second terme T2. Le rapport cyclique a est constamment modifié au cours du temps. On note a(t) les différentes valeurs du rapport cyclique a au cours du temps.
Dans l'exemple de réalisation décrit, lors de la mise en œuvre des moyens de calcul 31 , les moyens de mesure 34 de la tension positive UE sont propres à échantillonner la tension positive UE mesurée, avec une fréquence d'échantillonnage Fech, et le second terme T2 est fonction du dernier échantillon UE(k) de tension mesuré. Autrement dit, le second terme T2 est calculé selon une période de calcul P1 égale à l'inverse de la fréquence d'échantillonnage FECH de la mesure de la tension. On note T2(k) le second terme discrétisé selon la période de calcul P1 , et fonction du dernier échantillon UE(k) de tension mesuré. Sachant que k est un indice représentatif du temps et que cet indice est incrémenté de 1 à chaque période de calcul P1 . L'indice k est égal à 0 lors de l'envoi de la commande du contact mobile 17 en position fermée, puis est incrémenté de 1 à chaque période de calcul P1 durant la fermeture du contact mobile 17, et est remis à zéro lorsque le contact mobile 17 est en position fermée. De la même manière on note a(k) le rapport cyclique discrétisé selon la période de calcul P1 . La période de calcul P1 est par exemple égale à 400 us, et dans le cas où la période de hachage du commutateur 26 est égale à 40us, cela signifie que le rapport cyclique est mis à jour toutes les dix périodes de hachage.
Le second terme discrétisé T2(k) est calculé à partir d'une erreur discrétisée E(k) correspondant à la différence entre d'une part, la tension de consigne UA et, d'autre part, le dernier échantillon UE(k-1 ) de tension mesuré qui est multiplié par le rapport cyclique discrétisé a(k-1 ), calculé à la période de calcul P1 précédente. Cette erreur discrétisée E(k) est ensuite intégrée en effectuant l'intégrale l(E(k)) des erreurs discrétisées E(k) calculées depuis le début de la commande de fermeture des contacts mobiles 17 et l'intégrale l(E(k)) des erreurs discrétisées E(k) est multipliée par un gain G afin d'obtenir le second terme discrétisé T2(k). Ainsi, les moyens de calcul 31 sont propres à calculer le second terme discrétisé T2(k) et à mettre à jour la valeur du rapport cyclique discrétisé a(k) à chaque période de calcul P1 , à l'aide du second terme discrétisé T2(k). En effet, le rapport cyclique discrétisé a(k) est égal à la somme du premier terme T1 et du second terme discrétisé T2(k).
De plus, le rapport cyclique a(0) d'indice 0 est égal au premier terme T1 . L'équation de calcul du rapport cyclique discrétisé a(k) se présente de la manière suivante : k
a(k) = a(0) + G *∑(UA -a(x) * UE (x)) (3) Ce qui est équivalent à : a(k) = a(0) + T2(k) = T1 +T2(k) (4)
Ainsi, un procédé de pilotage en tension de la bobine 14 comprend différentes étapes. Une première étape 102 consiste en le calcul, par le dispositif de commande 28, du signal modulé en largeur d'impulsion S1 et de son rapport cyclique a. Puis une deuxième étape 104, consiste à l'application du signal S1 calculé, par l'intermédiaire de la liaison électrique 32, à l'électrode de commande du commutateur 26.
En complément, préalablement à l'étape de calcul 102, une étape 106 consiste à mesurer, via les moyens de mesure 34, la tension initiale UE(0) en sortie du dispositif redresseur 27, c'est-à-dire aux bornes du commutateur 26 et de la bobine 14 connectés en série, avant la commande de fermeture du contact mobile 17.
De plus, l'étape 102 de calcul du signal S1 comporte, par exemple, les étapes suivantes :
- une étape 108 de calcul du premier terme T1 et au cours de laquelle, le rapport cyclique a est fixé égal au premier terme T1 ;
- une étape 1 12 de calcul du second terme T2 en fonction de la dernière valeur de tension UE mesurée en sortie du redresseur. En complément, la mesure de la tension UE est échantillonnée comme expliqué précédemment et le second terme discrétisé T2(k) est calculé de manière analogue à ce qui a été expliqué précédemment.
Suite à l'étape 1 12 de calcul du second terme T2, le rapport cyclique a est calculé, lors de l'étape 1 14, en sommant le premier terme T1 et le second terme T2. En complément, le second terme T2 est discrétisé et le second terme discrétisé T2(k) est calculé à chaque période de calcul P1 comme expliqué précédemment. Puis, grâce au calcul du second terme discrétisé T2(k), le rapport cyclique a est mis à jour à chaque période de calcul P1 . On obtient le rapport cyclique discrétisé a(k) calculé comme expliqué précédemment.
Enfin, suite à l'étape 104, le procédé retourne à l'étape 1 12 et se répète jusqu'à ce que la fermeture du contact mobile 17 soit détectée. En complément, le procédé se répète à chaque période de calcul P1 jusqu'à ce que la fermeture du contact mobile 17 soit détectée. Le rapport cyclique a est donc variable au cours du temps, puisqu'il comporte le second terme T2 qui est lui-même variable au cours du temps.
A la figure 5, le graphique montre, en ordonnée un courant lE traversant la bobine 14 exprimé en Ampère (A), et en abscisse le temps (t) exprimé en seconde (s). Une courbe 120 représente le courant lE traversant la bobine 14 en fonction du temps (t), lors de la commande de fermeture du contact mobile 17 et avec une tension d'alimentation Uc du module électronique de pilotage égale à 1 15 volts. Une deuxième courbe 122 est analogue à la courbe 120 mais pour une tension d'alimentation Uc égale à 230 volts. Les courbes 120, 122 ont globalement la même forme et le retard entre la courbe 120 et la courbe 122 est minimisé selon l'invention. Pour cet exemple, les tensions d'alimentation sont variables, sinusoïdales et le gain G est égal à 3. Le fait que les courbes 120 et 122 soient globalement similaires, que le retard entre la courbe 120 et la courbe 122 soit optimisé, et que les différences d'amplitude entre les deux courbes 120, 122 soient limitées, permet de fournir à la bobine globalement la même énergie et donc d'avoir un temps de fermeture du contact mobile 17 sensiblement identique quelle que soit la tension d'alimentation Uc. En effet, le courant lE fournit l'énergie et la force nécessaires à la fermeture du contact mobile 17. A la figure 6, il apparaît que quelle que soit la tension d'alimentation Uc, la consommation en courant de la bobine vue de la source est globalement la même.
De plus, à la figure 6, le graphique montre, en ordonnée un déplacement D en mm rapport aux contacts fixes 16, et en abscisse le temps (t) en seconde (s). Une troisième courbe 124 représente le déplacement du contact mobile 17 en fonction du temps, pour une tension d'alimentation Uc du module électronique de pilotage 13 de 1 15 volts, et une quatrième courbe 126 représente le déplacement du contact mobile 17 en fonction du temps, pour une tension d'alimentation Uc de 230 volts. Les courbes 124 et 126 représentent, plus précisément, le déplacement D en fonction du temps, lors de la commande de la fermeture du contact mobile 17. Ainsi, le contact mobile 17 est globalement fermé lorsque le déplacement atteint sa valeur maximale, c'est-à-dire ici pour un déplacement D d'environ 5 mm. On observe que la différence de temps de fermeture entre la courbe 124 et la courbe 126 est de 5,4 millisecondes sachant que le temps de fermeture du contact mobile 17, est compris entre 60ms et 68ms. Ainsi, la dynamique de fermeture en fonction de la tension d'alimentation Uc est sensiblement identique quelle que soit la tension d'alimentation du module électronique de pilotage 13 et la régulation en tension est bien effectuée. De plus, à la figure 7 on observe sur une cinquième courbe 128 l'évolution du rapport cyclique a en fonction du temps t en milliseconde (ms), ainsi que sur une sixième courbe 130, la tension UE en sortie du redresseur 27, exprimée en volts, en fonction du temps t exprimé en ms. La courbe 130, montre une chute de la tension UE en fonction du temps t. Cette chute de tension est due à un affaiblissement temporaire de l'organe d'alimentation 22. La courbe 128 montre que le rapport cyclique a est variable au cours du temps et évolue afin de prendre en compte la chute de la tension UE mesurée en sortie du redresseur 27. En effet, le rapport cyclique a augmente afin de prendre en compte la chute de tension et afin que le commutateur 26, reste en position fermée plus longtemps, pour fournir à la bobine 14 la tension suffisante pour agir sur la fermeture du contact mobile 17.
De plus, on observe également que lorsque la tension mesurée UE en sortie du redresseur 27 est inférieure à la tension de consigne UA de la bobine 14, le rapport cyclique a augmente afin de prendre en compte le laps de temps pendant lequel la tension appliquée à la bobine 14 n'a aucun effet, puisqu'elle est inférieure à la tension de consigne UA. Cette augmentation du rapport cyclique a, correspond à une accumulation de l'erreur qui est restituée lorsque la tension UE en sortie du redresseur 27 est supérieure à la tension de consigne UA.
Ainsi, au moment où la tension positive mesurée UE devient supérieure à la tension de consigne UA la valeur du rapport cyclique a est forte, afin d'alimenter en tension la bobine 14 pendant une durée suffisante. Cette augmentation du rapport cyclique a permet d'accélérer la fermeture du contact mobile 17, afin de prendre en compte le retard pris sur la fermeture du contact mobile 17 dû au fait que la tension mesurée UE était inférieure à la tension de consigne UA. Une fois que la tension mesurée UE devient supérieure à la tension de consigne UA, le retard est petit à petit rattrapé et la valeur du rapport cyclique a diminue progressivement. L'objectif est d'avoir un rapport cyclique a de valeur instantanée supérieure à la valeur moyenne de ce rapport cyclique a, lors de la phase de fermeture du contact mobile 17, au moment où la tension de sortie UE du redresseur 27 devient supérieure à la tension de consigne UA, afin de corriger l'erreur.
Par ailleurs, l'évolution du rapport cyclique a au cours du temps permet d'éviter tout risque de non-fermeture complète du contact mobile 17, sachant que cette non- fermeture complète conduit parfois à la soudure du contact mobile 17 sur les contacts fixes 16. En outre, il est important de noter que le gain G est choisi de sorte à minimiser l'écart dans la dynamique de fermeture du contacteur 10 quelle que soit la tension d'alimentation Uc du module électronique de pilotage 13.
En variante, en sortie du redresseur 27, le contacteur 10, comprend un filtre connecté en série avec la bobine 14 et le commutateur 26. Dans ce cas, la tension UE mesurée en sortie du redresseur 27 est différente de la tension mesurée aux bornes du commutateur 26 et de la bobine 14 connectés en série.
L'homme du métier comprendra que l'invention s'applique de manière analogue à un contacteur triphasé comprenant trois paires de contacts fixes et trois contacts mobiles, pour des applications en courant triphasé.
Dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 2 décrit précédemment, l'organe d'alimentation 22 du module de pilotage 13 est un générateur de tension monophasée. L'homme du métier comprendra bien entendu que l'invention s'applique également à un contacteur comportant un module de pilotage 13 alimenté en tension triphasée, le redresseur 27 étant alors apte à convertir la tension triphasée fournie par l'organe d'alimentation 22 en une tension positive délivrée aux bornes du commutateur 26 et de la bobine 14 connectés en série.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Contacteur (10) électrique, comprenant :
- au moins une paire de contacts fixes (16) et, pour chaque paire de contacts fixes, un contact (17) mobile entre une position fermée et une position ouverte,
les contacts fixes (16) étant, en position fermée du contact mobile (17), reliés électriquement entre eux via le contact mobile (17) et étant isolés électriquement l'un de l'autre en position ouverte du contact mobile (17),
- une bobine électromagnétique (14) apte à commander le ou chaque contact mobile (17) en position fermée ou en position ouverte,
- un module électronique (13) de pilotage de la bobine électromagnétique (14), comportant un commutateur (26) connecté en série de la bobine (14) et un dispositif (28) de commande du commutateur (26), le commutateur (26) comportant deux électrodes de conduction et une électrode de commande, le module électronique de pilotage (13) comprenant en outre un générateur de tension positive, tel qu'un redresseur (27), relié au commutateur (26) et à la bobine (14) connectés en série et propre à fournir une tension positive (UE) au commutateur (26) et à la bobine (14),
ledit dispositif de commande (28) comportant des moyens (31 ) de calcul d'un signal modulé en largeur d'impulsion (S1 ) et des moyens (32) d'application du signal calculé à l'électrode de commande du commutateur (26), le signal modulé en largeur d'impulsion (S1 ) présentant un rapport cyclique (a) de valeur variable au cours du temps lors de la commande du ou de chaque contact mobile (17) en position fermée,
caractérisé en ce que le dispositif de commande (28) comporte des moyens de mesure (34) de la tension positive (UE), et la valeur du rapport cyclique dépend de ladite tension (UE) mesurée uniquement lors de la commande du ou de chaque contact mobile
(17) en position fermée.
2. - Contacteur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le rapport cyclique (a) est égal à la somme d'un premier terme (T1 ) de valeur constante et d'un second terme (T2) de valeur variable au cours du temps.
3. - Contacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier terme (T1 ) est fonction d'une tension de consigne (UA) de pilotage de la bobine et de la valeur initiale (UE (0)) de la tension positive (UE), mesurée au moment de la commande de fermeture du ou de chaque contact mobile.
4.-Contacteur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le second terme (T2) est fonction de la dernière valeur mesurée de la tension positive (UE).
5.- Contacteur selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de mesure (34) de la tension sont propres à échantillonner la tension positive (UE) mesurée selon une fréquence d'échantillonnage (Fech), en ce que les moyens de calculs sont aptes à calculer le second terme (T2) en fonction du dernier échantillon de tension positive (UE) et selon une période de calcul (P1 ) égale à l'inverse de la fréquence d'échantillonnage (Fech), et en ce que les moyens de calculs (31 ) sont aptes à mettre à jour la valeur du rapport cyclique (a), à l'aide du second terme (T2), à chaque période de calcul (P1 ).
6.- Procédé de pilotage d'une bobine électromagnétique d'un contacteur (10), lequel contacteur comprend, au moins une paire de contacts fixes (16) et, pour chaque paire de contacts fixes (16), un contact (17) mobile entre une position fermée et une position ouverte, la bobine électromagnétique (14), et un module électronique (13) de pilotage de la bobine (14) comprenant un commutateur (26) connecté en série de la bobine (14) et un dispositif (28) de commande du commutateur (26), la bobine (14) étant apte à commander le ou chaque contact mobile (17) en position fermée ou ouverte,
le procédé comprenant les étapes suivantes :
a) le calcul (102), par le dispositif de commande (28), d'un signal modulé en largeur d'impulsion (S1 ), le signal modulé en largeur d'impulsion (S1 ) étant calculé avec un rapport cyclique (a) de valeur variable au cours du temps, lors de la commande du ou de chaque contact mobile (17) en position fermée,
b) l'application (104) du signal (S1 ) calculé à une électrode de commande du commutateur (26),
caractérisé en ce que précédemment à l'étape a) le procédé comprend la mesure (106) d'une tension positive (UE), aux bornes d'un générateur de tension positive, tel qu'un redresseur (27), lequel redresseur (27) est relié au commutateur (26) et à la bobine (14) connectés en série, et est propre à fournir la tension positive (UE) au commutateur (26) et à la bobine (14),
et en ce que au cours de l'étape a) le rapport cyclique (a) du signal modulé en largeur d'impulsion (S1 ) calculé dépend de la tension positive (UE) mesurée uniquement lors de la commande du ou de chaque contact mobile (17) en position fermée.
7. - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape a) comporte plusieurs étapes consistant à :
a1 ) le calcul (108) d'un premier terme (T1 ) de valeur constante
a2) le calcul (1 12) d'un second terme (T2) de valeur variable au cours du temps a3) le calcul du rapport cyclique (a) en sommant le premier terme (T1 ) et le second terme (T2),
et en ce que à la suite de l'étape b) on retourne à l'étape a2), tant que le ou chaque contact mobile (17) n'est pas en position fermée.
8. - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que au cours de l'étape a1 ), le premier terme (T1 ) est calculé en fonction d'une tension de consigne (UA) de pilotage de la bobine (14) et de la valeur initiale (UE(0)) de la tension positive (UE), cette valeur initiale étant mesurée au moment de la commande de fermeture du ou de chaque contact mobile (17), au cours de l'étape de mesure (106), et en ce que le rapport cyclique (a) est fixé égal à ce premier terme (T1 ).
9. - Procédé selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisé en ce que au cours de l'étape a2), le second terme (T2) est calculé en fonction de la dernière valeur de la tension positive (UE) mesurée.
10. - Procédé selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que au cours de l'étape a1 ) le premier terme (T1 ) est calculé avec l'équation suivante :
T1 = a(0) = UA/UE(0),
avec a (0) représentant une valeur initiale du rapport cyclique (a),
en ce que au cours de l'étape a2) le second terme (T2) est calculé avec l'équation suivante :
t
T2 = G^ (UA - (T) * UE (T))dT,
0
a (r) et υΕ (τ) représentant respectivement les valeurs du rapport cyclique (a) et de la tension positive (UE) au temps τ et G un gain de valeur prédéterminée, et
en ce que au cours de l'étape a3) le rapport cyclique (a) est calculé avec l'équation suivante : a{t) = (0) + Gj (UA - α{τ) * UE {τ))άτ
1 1 .- Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que suite à l'étape b), le commutateur (26) commute avec une certaine fréquence en fonction du rapport cyclique (a) et modifie la tension aux bornes de la bobine (14).
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