WO2016092232A1 - Dispositif d'entraînement électrique et procédé de commande d'un moteur électrique - Google Patents

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WO2016092232A1
WO2016092232A1 PCT/FR2015/053448 FR2015053448W WO2016092232A1 WO 2016092232 A1 WO2016092232 A1 WO 2016092232A1 FR 2015053448 W FR2015053448 W FR 2015053448W WO 2016092232 A1 WO2016092232 A1 WO 2016092232A1
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phase
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Inventor
Thibault Fouquet
Jean-Baptiste SIEGWART
Jean-Guilhem Dalissier
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Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/092—Converters specially adapted for controlling reluctance motors
    • H02P25/0925—Converters specially adapted for controlling reluctance motors wherein the converter comprises only one switch per phase

Definitions

  • Electric drive device and method for controlling an electric motor are Electric drive device and method for controlling an electric motor
  • the present invention relates to an electric drive device and a method of controlling an electric motor.
  • U.S. Patent 6,972,533 B2 discloses an electric drive device comprising:
  • an electric motor comprising:
  • stator comprising several phases intended to be traversed respectively by phase currents
  • the maximum engine torque is obtained for the maximum default pulse, that is to say the one having the maximum angular duration.
  • the object of the invention is to make it possible to obtain an engine torque greater than the maximum engine torque provided by the default commands.
  • an electric drive device comprising:
  • an electric motor comprising:
  • stator comprising several phases intended to be traversed respectively by phase currents
  • the electric motor manufacturers usually recommend a maximum default command that avoids the recovery of default maximum pulses sucessives, especially taking into account the manufacturing hazards of electric motors.
  • a safety margin is provided between the pulses.
  • the electric drive device further comprises a device for measuring the phase current of the phase on which the optimized control is applied, and the verification is performed from the measured phase current.
  • the electric drive device further comprises:
  • the power supply device is intended to determine the adjustable characteristic iteratively:
  • the adjustable characteristic is a starting angular moment relative to the angular reference identifying the command.
  • the angular moment of start of the optimized command is smaller than the angular moment of start of the maximum default command.
  • each of the optimized control and the maximum default control includes an increase portion of the phase current starting at the starting angular moment with respect to the angular reference marking the control, followed by a decreasing portion of the phase current beginning at an angular moment of decrease relative to the angular reference identifying the control, the angular moments of decrease of the optimized control and the maximum default control being equal.
  • each of the optimized control and the maximum default control includes a freewheeling portion of the phase considered, interposed between the phase current increase portion and the phase current decrease portion. and starting at an angular freewheeling moment with respect to the angular mark spotting the command, the freewheeling angular moments of the optimized command and the maximum default command being equal.
  • the electric motor is an electric motor with variable reluctance.
  • stator comprising several phases intended to be traversed respectively by phase currents
  • a rotor intended to be rotated by the phase currents comprising:
  • the successive application to the phase considered of a predetermined number of commands by revolution of the rotor intended respectively to cause the appearance of successive pulses of phase current, each command belonging to a set of default commands respectively causing the appearance of default pulses of different shapes, one of the default commands, called maximum, causing the appearance of a default pulse, said maximum, having a duration maximum angular
  • the method being characterized by, for at least one order:
  • Figure 1 is a schematic view of an electric drive device embodying the invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the evolution of a phase voltage and a phase current of a phase of an electric motor of the electric drive system of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a table associating torque setpoints and angular starting moments of control, this table being contained in the electric drive device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the sequence of steps of a method implemented in the electric drive device of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a graph showing the evolution of a phase current in a first embodiment of a step of seeking an optimized control of the process of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a graph showing the evolution of a supply current and a phase current in a second embodiment of a step of seeking an optimized control of the process of FIG. 4.
  • the electric drive device 100 is for example part of a motor vehicle compressor.
  • the compressor is a compressor with an electric motor with variable reluctance or permanent magnets.
  • the electrical drive device 100 firstly comprises an electrical source 102 for supplying a supply voltage V and a supply current i.
  • the electrical source 102 is a DC voltage source, so that the voltage V is a DC voltage.
  • the electrical source 102 is for example a battery.
  • the electric drive device 100 further comprises a power supply device 104 for supplying voltages of at least one phase v.
  • the power supply device 104 is intended to supply phase voltages v l5 v 2 , v 3 .
  • the power supply device 104 is an inverter intended to supply the phase voltages v l5 v 2 , v 3 from the direct voltage V.
  • the electric drive device 100 further comprises an electric motor 106.
  • the electric motor 106 is a variable reluctance electric motor.
  • the electric motor 106 first comprises a stator 108 having stator teeth 110 A ... 110 F projecting radially towards an axis of rotation 112 of the electric motor 106.
  • the electric motor 106 further includes coils (not shown) respectively surrounding the stator teeth 10 ... 110 A F.
  • the two coils of each pair of opposing stator teeth 110 A ... 110 F form a phase.
  • the coils of the stator teeth 110 A, D 110 form the first phase
  • the coils of the stator teeth 110 B, 110 E form the second phase
  • coils of the stator teeth 0 c F 110 form the third phase.
  • the phases of the stator 108 are intended to be electrically powered by the power supply device 104, the latter being intended to apply the phase voltages v 15 v 2 , v 3 to the phases of the stator 108, which results in the appearance of phase currents i 15 i 2 , i 3 formed from the feed stream i.
  • the electric motor 106 further comprises a rotor 114 intended to rotate about the axis of rotation 112 and having rotor teeth 116 A ... 116 D projecting radially away from the axis of rotation 112.
  • the electric drive device 100 further comprises a first measuring device 118 for measuring the phase currents i 15 i 2 , i 3 .
  • the electric drive device 100 further comprises a second measuring device 120 for measuring the angular position of the rotor 114.
  • the electric drive device 100 further comprises a third measuring device 122 for measuring the feed current i.
  • the power supply device 104 is intended to receive the phase currents i 15 i 2 , i 3 measured by the first measuring device 118, the angular position of the rotor 114 measured by the second measuring device 120 and a setpoint of speed V *.
  • the power supply device 104 is intended, in each phase and during each revolution of the rotor 114, to successively apply to the phase in question a predetermined number of U commands per revolution of the rotor 114 intended respectively to cause the appearance of successive pulses I of phase current i 15 i 2 , i 3 .
  • the pulses I are respectively intended to attract the ro toric teeth 116 A. . .116 D.
  • U and therefore I pulses
  • Each command U starts at an angular moment of start T ON relative to the angular reference R A. . .R D locating it, by a part A intended to cause the increase of the phase current i 15 i 2 , i 3 .
  • the phase voltage v 15 v 2 , v 3 is positive, for example equal to the voltage V.
  • Each control U further comprises a portion B intended to maintain the current of phase i l5 i 2 , i 3 slightly decreasing.
  • the phase voltage v 15 v 2 , v 3 is zero so that the phase considered is freewheeling.
  • Part B starts at an angular moment of freewheeling relative to the angular reference R A. .
  • Each U control command further comprises a C for lowering the phase current i l5 i 2, i 3.
  • the phase voltage v 15 v 2 , v 3 is negative, for example equal to -V.
  • Part C starts at an angular moment of decrease T OFF with respect to the reference angular R A. . .R D locating the command U.
  • phase current i l5 i 2 , i 3 When the phase current i l5 i 2 , i 3 is zero, the power supply device 104 is intended to automatically change state to maintain the phase current i l5 i 2 , i 3 zero until the next
  • the canceling of the phase current i l5 i 2 , i 3 marks the end of the part C of the command U and the command U itself.
  • This cancellation of the current of the phase i l5 i 2 , i 3 occurs at an angular moment which is not a priori known because it depends on the design of the electric motor 106, and can therefore vary from one electric motor to another even when they were built in the same way.
  • the pulse I resulting from the application of the command U begins at the angular moment T ON and ends when the phase current i 15 i 2 , i 3 returns to zero.
  • the pulse I thus has an angular duration D equal to the difference between these two instants and this angular duration D is a priori not precisely known.
  • the pulses I produce a motor torque on the rotor 114 which depends on the shape of the pulses I.
  • the feed device 104 is intended to vary the control U, and therefore the shape of the impulse I resulting therefrom.
  • the power supply device 104 is intended to vary at least one characteristic of the control U, for example one of the angular moments T ON , T OFF . In the example described, it is the angular moment T ON which is changed, the two others remaining constant.
  • the decrease of the angular momentum T ON causes the impulse I to start earlier, but also makes it finish later.
  • the duration D of the pulse I increases, which also increases the motor torque.
  • a table T is recorded in the power supply device 104.
  • the rows of the table T associate increasing values C * 1 ... C * 4 of torque setpoint C * with values respectively decreasing angular momentum T ON , respectively defining default commands U 1 ... U 4 respectively causing the appearance of default pulses ⁇ ... I ⁇
  • the last line of the table T therefore associates the maximum torque setpoint C * 4 with the minimum angular momentum T ON (4) .
  • This minimum angular moment T ON (4) therefore defines the default pulse I 4 having the maximum angular duration.
  • the power supply device 104 is intended by default to use the minimum angular moment T ON (4) .
  • the minimum angular momentum T ON (4) is usually chosen to avoid any recovery of the default pulses I 4 , even taking into account the manufacturing hazards of the electric motor 106.
  • the power supply device 104 determines a torque setpoint C * from the difference between the speed reference V * received and the angular speed V of the rotor 114 determined from the angular position. measured by the first measuring device 118.
  • the power supply device 104 determines whether, for a predetermined time, the torque setpoint C * remains equal to or greater than the maximum torque setpoint C * 4 provided in the table T and the speed V of the rotor 414 remains below the speed reference V *.
  • the predetermined time is for example a predetermined number of revolutions of the rotor 414.
  • the power supply device 104 determines, during a step 406, a command U from the torque setpoint C *. In the example described, the power supply device 104 selects one of the default commands U 1 ... U 4 by selecting the angular value T ON corresponding to the torque setpoint C * in the table T.
  • the power supply device 104 applies the default command U n with the angular moment T ON (n) defined by the table T.
  • the default command U n causes the appearance of the default pulse I n in the phase in question.
  • step 404 determines, during a step 412, an optimized control U 'intended to cause the appearance of an optimized pulse ⁇ having an angular duration D greater than the maximum angular duration and can be repeated without overlap. In the example described, this determination is performed iteratively.
  • the power supply device 104 sets the adjustable characteristic T ON to obtain a candidate command U 'causing the appearance of a candidate pulse ⁇ having an angular duration greater than the angular duration maximum for the first iteration or greater than the angular duration of the preceding candidate pulse ⁇ for the other iterations.
  • the angular moment T ON is decreased from one iteration to the next, for example by a predetermined step.
  • the power supply device 104 applies to the phase in question one or more candidate commands U 'consecutive.
  • the power supply device 104 verifies that it is possible to succeed several candidate pulses ⁇ without overlapping. Exemplary embodiments of this verification will be described later, with reference to FIGS. 5 and 6.
  • step 414 the power supply device 104 returns to step 414.
  • the power supply device 104 selects, during a step 418, as optimized command U ', the last candidate command U' for which the verification is positive.
  • step 408 If the two conditions of step 408 are fulfilled, and if furthermore optimized control U 'has already been determined, the power supply device 104 applies, during a step 420, the optimized control U' to the considered phase.
  • a greater engine torque than the maximum engine torque C * 4 can be applied to the rotor 114 when the latter requires it, that is to say when the maximum engine torque C * 4 does not achieve the setpoint speed V *.
  • the optimized control U causes the appearance of an optimized pulse ⁇ in the phase in question.
  • the verification of step 416 is carried out on the basis of the phase current i 15 i 2 , i 3 measured by the first
  • the power supply device 104 determines at which angular momentum the phase current is canceled, and deduces the angular duration D 'of the candidate pulse ⁇ . If the angular duration D 'is greater than 360 ° divided by the number of pulses I in a revolution of the rotor 114 (four in the example described), there will be recovery if several candidate pulses ⁇ follow one another.
  • 360 ° divided by the number of pulses I in a revolution of the rotor 114 corresponds to the distance between two consecutive angular references.
  • the angular instant T ON is decreased by a predetermined step from one candidate pulse ⁇ to the next.
  • the angular duration D 'of the first three candidate pulses ⁇ remains less than the angular duration between two consecutive marks.
  • the angular duration D 'of the fourth candidate pulse ⁇ is greater than the angular duration between two consecutive marks.
  • the optimized control U ' will correspond to the command which caused the appearance of the third pulse ⁇ .
  • the presence of the third measuring device 122 is not necessary.
  • step 416 is performed from the feed stream i measured by the third measuring device 122.
  • phase current i 15 i 2 , i 3 no longer returns to zero between two pulses and increases strongly on average, which results in an increase in the supply current i.
  • the power supply device 104 is intended to detect a sharp increase in the supply current i.
  • the power supply device 104 determines whether the supply current i exceeds a certain predetermined threshold which varies as a function of the rotational speed of the electric motor. In case of positive detection, the power supply device 104 is intended to select as optimized command, the last candidate command U 'applied before the sharp increase of the supply current i. In Figure 6, there is overlap for the fourth candidate command, so that the feeder 104 will select the third candidate command causing the appearance of the third candidate pulses ⁇ .
  • the presence of the first measuring device 118 is not necessary.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

Le dispositif d'entraînement électrique comporte: un moteur électrique (106); un dispositif d'alimentation électrique (104) des phases du stator (108), destiné, dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor (114), à successivement appliquer à la phase considérée un nombre prédéterminé de commandes par révolution du rotor (114) destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions successives de courant de phase (i1, i2, i3), chaque commande appartenant à un ensemble de commandes par défaut provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale, provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale, présentant une durée angulaire maximale. Le dispositif d'alimentation électrique (104) est en outre destiné, pour une commande: -à régler une caractéristique réglable de la commande pour obtenir une commande optimisée provoquant l'apparition d'une impulsion optimisée présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale; -à vérifier qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions optimisées sans qu'elles se recouvrent.

Description

TITRE
Dispositif d'entraînement électrique et procédé de commande d'un moteur électrique
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un dispositif d'entraînement électrique et un procédé de commande d'un moteur électrique.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La publication de brevet US 6,972,533 B2 décrit un dispositif d'entraînement électrique comportant :
- un moteur électrique comportant :
- un stator comportant plusieurs phases destinées à être respectivement parcourues par des courants de phase,
- un rotor destiné à être entraîné en rotation par les courants de phase,
- un dispositif d'alimentation électrique des phases du stator, destiné, dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor, à successivement appliquer à la phase considérée un nombre prédéterminé de commandes par révolution du rotor destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions successives de courant de phase, chaque commande appartenant à un ensemble de commandes par défaut provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale, provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale, présentant une durée angulaire maximale.
Généralement, le couple moteur maximal est obtenu pour l'impulsion par défaut maximale, c'est-à-dire celle présentant la durée angulaire maximale.
L'invention a pour but de permettre d'obtenir un couple moteur supérieure au couple moteur maximal prévu par les commandes par défaut. RESUME DE L'INVENTION
À cet effet, il est proposé un dispositif d'entraînement électrique comportant :
- un moteur électrique comportant :
- un stator comportant plusieurs phases destinées à être respectivement parcourues par des courants de phase,
- un rotor destiné à être entraîné en rotation par les courants de phase,
- un dispositif d'alimentation électrique des phases du stator, destiné, dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor, à successivement appliquer à la phase considérée un nombre prédéterminé de commandes par révolution du rotor destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions successives de courant de phase, chaque commande appartenant à un ensemble de commandes par défaut provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale, provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale, présentant une durée angulaire maximale,
le dispositif d'entraînement électrique étant caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation électrique est en outre destiné, pour une commande :
- à régler une caractéristique réglable de la commande pour obtenir une commande optimisée provoquant l'apparition d'une impulsion optimisée présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale,
- à vérifier qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions optimisées sans qu'elles se recouvrent.
Les inventeurs ont en effets remarqué que les constructeurs de moteur électrique préconisent habituellement une commande maximale par défaut qui permet d'éviter le recouvrement d'impulsions par défaut maximales sucessives, en particulier en tenant compte des aléas de fabrication des moteurs électriques. En particulier, une marge de sécurité est prévue entre les impulsions. Ainsi, pour un moteur particulier, il peut arriver que l'impulsion maximale ne s'étendent pas sur tout l'intervalle permis pour ce moteur électrique particulier. Grâce à l'invention, il est possible d'obtenir une impulsion optimisée qui utilise la marges de sécurité. De manière optionnelle, le dispositif d'entraînement électrique comporte en outre un dispositif de mesure du courant de phase de la phase sur laquelle la commande optimisée est appliquée, et la vérification est réalisée à partir du courant de phase mesuré.
De manière optionnelle également, le dispositif d'entraînement électrique comporte en outre :
- une source électrique destinée à fournir au dispositif d'alimentation électrique un courant d'alimentation à partir duquel les courants de phase se forment,
- un dispositif de mesure du courant d'alimentation,
et la vérification est réalisée à partir du courant d'alimentation mesuré.
De manière optionnelle également, le dispositif d'alimentation électrique est destiné à déterminer la caractéristique réglable de manière itérative :
- en réglant la caractéristique réglable pour obtenir une commande candidate provoquant l'apparition d'une impulsion candidate présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale pour la première itération ou bien supérieure à la durée angulaire de la précédente impulsion candidate pour les autres itérations,
- en vérifiant qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions candidates sans qu'elles se recouvrent,
- en sélectionnant comme commande optimisée la dernière commande candidate pour laquelle la vérification est positive.
De manière optionnelle également, en considérant des repères angulaires successifs équidistants permettant de respectivement repérer les commandes se succédant à chaque révolution du rotor, la caractéristique réglable est un instant angulaire de début par rapport au repère angulaire repérant la commande.
De manière optionnelle également, l'instant angulaire de début de la commande optimisée est plus petit que l'instant angulaire de début de la commande par défaut maximale.
De manière optionnelle également, chacune de la commande optimisée et de la commande par défaut maximale comporte une partie d'augmentation du courant de phase débutant à l'instant angulaire de début par rapport au repère angulaire repérant la commande, suivie d'une partie de diminution du courant de phase débutant à un instant angulaire de diminution par rapport au repère angulaire repérant la commande, les instants angulaires de diminution de la commande optimisée et de la commande par défaut maximale étant égaux.
De manière optionnelle également, chacune de la commande optimisée et de la commande par défaut maximale comporte une partie de mise en roue libre de la phase considérée, intercalée entre la partie d'augmentation du courant de phase et la partie de diminution du courant de phase et débutant à un instant angulaire de roue libre par rapport au repère angulaire repérant la commande, les instants angulaires de roue libre de la commande optimisée et de la commande par défaut maximale étant égaux.
De manière optionnelle également, le moteur électrique est un moteur électrique à réluctance variable.
Il est en outre proposé un procédé de commande d'un moteur électrique comportant :
- un stator comportant plusieurs phases destinées à être respectivement parcourues par des courants de phase,
- un rotor destiné à être entraîné en rotation par les courants de phase, le procédé comportant :
- dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor, l'application successive à la phase considérée d'un nombre prédéterminé de commandes par révolution du rotor destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions successives de courant de phase, chaque commande appartenant à un ensemble de commandes par défaut provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale, provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale, présentant une durée angulaire maximale,
le procédé étant caractérisé par, pour au moins une commande :
- le réglage d'une caractéristique réglable de la commande pour obtenir une commande optimisée provoquant l'apparition d'une impulsion optimisée présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale, - la vérification qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions optimisées sans qu'elles se recouvrent.
DESCRIPTION DES FIGURES
Un mode de réalisation de l'invention va à présent être décrit à titre d'exemple uniquement, en référence aux figures suivantes.
La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'entraînement électrique mettant en œuvre l'invention.
La figure 2 est un graphique représentant l'évolution d'une tension de phase et d'un courant de phase d'une phase d'un moteur électrique du système d'entraînement électrique de la figure 1.
La figure 3 est une table associant consignes de couple et instants angulaires de début de commande, cette table étant contenue dans le dispositif d'entraînement électrique de la figure 1.
La figure 4 est schéma-blocs illustrant l'enchaînement d'étapes d'un procédé mis en œuvre dans le dispositif d'entraînement électrique de la figure 1.
La figure 5 est un graphique représentant l'évolution d'un courant de phase dans un premier mode de réalisation d'une étape de recherche d'une commande optimisée du procédé de la figure 4.
La figure 6 est un graphique représentant l'évolution d'un courant d'alimentation et d'un courant de phase dans un deuxième mode de réalisation d'une étape de recherche d'une commande optimisée du procédé de la figure 4.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
En référence à la figure 1, un exemple non limitatif de dispositif d'entraînement électrique 100 mettant en œuvre l'invention va à présent être décrit. Le dispositif d'entraînement électrique 100 fait par exemple partie d'un compresseur de véhicule automobile.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le compresseur est un compresseur avec un moteur électrique à reluctance variable ou a aimants permanents. Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte tout d'abord une source électrique 102 destinée à fournir une tension d'alimentation V et un courant d'alimentation i. Dans l'exemple décrit, la source électrique 102 est une source de tension continue, de sorte que la tension V est une tension continue. La source électrique 102 est par exemple une batterie.
Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte en outre un dispositif d'alimentation électrique 104 destiné à fournir des tensions d'au moins une phase v. Selon un mode de réalisation de l'invention le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à fournir des tensions de phase vl5 v2, v3. Dans l'exemple décrit, le dispositif d'alimentation électrique 104 est un onduleur destiné à fournir les tensions de phase vl5 v2, v3 à partir de la tension continue V.
Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte en outre un moteur électrique 106. Dans l'exemple décrit, le moteur électrique 106 est un moteur électrique à réluctance variable.
Le moteur électrique 106 comporte tout d'abord un stator 108 présentant des dents statoriques 110A...110F se projetant radialement en direction d'un axe de rotation 112 du moteur électrique 106.
Le moteur électrique 106 comporte en outre des bobines (non représentées) entourant respectivement les dents statoriques 10A ...110F. Dans l'exemple décrit, les deux bobines de chaque paire de dents statoriques 110A...110F opposées forment une phase. Ainsi, les bobines des dents statoriques 110A, 110D forment la première phase, les bobines des dents statoriques 110B, 110E forment la deuxième phase, et bobines des dents statoriques 0c, 110F forment la troisième phase. Les phases du stator 108 sont destinées à être alimentées électriquement par le dispositif d'alimentation électrique 104, ce dernier étant destiné à appliquer les tensions de phase vl5 v2, v3 aux phases du stator 108, ce qui entraîne l'apparition de courants de phase il5 i2, i3 formés à partir du courant d'alimentation i.
Le moteur électrique 106 comporte en outre un rotor 114 destiné à tourner autour de l'axe de rotation 112 et présentant des dents rotoriques 116 A ...116D se projetant radialement à l'opposé de l'axe de rotation 112.
Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte en outre un premier dispositif de mesure 118 destiné à mesurer les courants de phase il5 i2, i3. Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte en outre un deuxième dispositif de mesure 120 destiné à mesurer la position angulaire â du rotor 114.
Le dispositif d'entraînement électrique 100 comporte en outre un troisième dispositif de mesure 122 destiné à mesurer le courant d'alimentation i.
Le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à recevoir les courants de phase il5 i2, i3 mesurés par le premier dispositif de mesure 118, la position angulaire â du rotor 114 mesurée par le deuxième dispositif de mesure 120 et une consigne de vitesse V*.
Le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné, dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor 114, à successivement appliquer à la phase considérée un nombre prédéterminé de commandes U par révolution du rotor 114 destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions I successives de courant de phase il5 i2, i3. Les impulsions I sont respectivement destinées à attirer les dents ro toriques 116A. . .116D. Ainsi, il y a autant de commandes U (et donc d'impulsions I) par révolution du rotor 114 que de dents ro toriques 116A . . .116D.
En référence à la figure 2, pour chaque phase, les commandes U se succédant à chaque révolution du rotor 114 (et les impulsions I résultant de ces commandes) sont respectivement repérées par des repères angulaire RA. . .RD successifs équidistants.
Chaque commande U débute à un instant angulaire de début TON par rapport au repère angulaire RA. . .RD la repérant, par une partie A destinée à provoquer l'augmentation du courant de phase il5 i2, i3. Dans l'exemple décrit, au cours de la partie A, la tension de phase vl5 v2, v3 est positive, par exemple égale à la tension V. Chaque commande U comporte en outre une partie B destinée à maintenir le courant de phase il5 i2, i3 légèrement décroissant. Dans l'exemple décrit, au cours de la partie B, la tension de phase vl5 v2, v3 est nulle de sorte que la phase considérée soit placée en roue libre. La partie B débute à un instant angulaire de mise en roue libre
Figure imgf000009_0001
par rapport au repère angulaire RA. . .RD repérant la commande U. Chaque commande U comporte en outre une partie C destinée à faire diminuer le courant de phase il5 i2, i3. Dans l'exemple décrit, au cours de la partie C, la tension de phase vl5 v2, v3 est négative, par exemple égale à - V. La partie C débute à un instant angulaire de diminution TOFF par rapport au repère angulaire RA. . .RD repérant la commande U. Lorsque le courant de phase il5 i2, i3 s'annule, le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à automatiquement changer d'état pour maintenir le courant de phase il5 i2, i3 nul jusqu'à la prochaine commande U. L'annulation du courant de phase il5 i2, i3 marque la fin de la partie C de la commande U et de la commande U elle- même. Cette annulation du courant du phase il5 i2, i3 se produit à un instant angulaire qui n'est pas a priori connu car il dépend de la conception du moteur électrique 106, et peut donc varier d'un moteur électrique à un autre, même lorsqu'ils ont été construits de la même manière. L'impulsion I résultant de l'application de la commande U débute donc à l'instant angulaire TON et se termine lorsque le courant de phase il5 i2, i3 retourne à zéro. L'impulsion I présente donc une durée angulaire D égale à la différence entre ces deux instants et cette durée angulaire D n'est a priori pas précisément connue.
Les impulsions I produisent un couple moteur sur le rotor 114 qui dépend de la forme des impulsions I. Ainsi, pour changer le couple moteur, le dispositif d'alimentation 104 est destiné à faire varier la commande U, et donc la forme de l'impulsion I en résultant. Pour cela, le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à faire varier au moins une caractéristique de la commande U, par exemple l'un des instants angulaires TON,
Figure imgf000010_0001
TOFF. Dans l'exemple décrit, c'est l'instant angulaire TON qui est changé, les deux autres restant constants. La diminution de l'instant angulaire TON fait débuter l'impulsion I plus tôt, mais la fait également finir plus tard. Ainsi, la durée D de l'impulsion I augmente, ce qui augmente également le couple moteur.
En référence à la figure 3, dans l'exemple décrit, une table T est enregistrée dans le dispositif d'alimentation électrique 104. Les lignes de la table T associent des valeurs C*1...C*4 croissantes de consigne de couple C* avec respectivement des valeurs
Figure imgf000010_0002
décroissants d'instant angulaire TON, définissant respectivement des commandes par défaut U1...U4 provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut ^ ...I^
La dernière ligne de la table T associe donc la consigne de couple maximale C*4 avec l'instant angulaire minimal TON (4). Cet instant angulaire minimal TON (4) définit donc l'impulsion par défaut I4 présentant la durée angulaire maximale. Ainsi, pour toute consigne de couple C* supérieure ou égale à la consigne de couple maximale C*4, le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné par défaut à utiliser l'instant angulaire minimal TON (4).
L'instant angulaire minimal TON (4) est habituellement choisi pour éviter tout recouvrement des impulsions par défaut I4, même en tenant compte des aléas de fabrication du moteur électrique 106.
En référence à la figure 4, un exemple de procédé 400 mis en œuvre par le dispositif d'entraînement électrique 100 va à présent être décrit.
Au cours d'une étape 402, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine une consigne de couple C* à partir de la différence entre la consigne de vitesse V* reçue et la vitesse angulaire V du rotor 114 déterminée à partir de la position angulaire â mesurée par le premier dispositif de mesure 118.
Au cours d'une étape 404, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine si, pendant un temps prédéterminé, la consigne de couple C* reste égale ou supérieure à la consigne de couple maximale C*4 prévue dans le tableau T et la vitesse V du rotor 414 reste inférieure à la consigne de vitesse V*. Le temps prédéterminé est par exemple un nombre prédéterminé de révolutions du rotor 414.
Ensuite, pour chaque phase, les étapes suivantes sont réalisées.
Si au moins une des deux conditions de l'étape 404 n'est pas remplie, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine, au cours d'une étape 406, une commande U à partir de la consigne de couple C*. Dans l'exemple décrit, le dispositif d'alimentation électrique 104 sélectionne une des commandes par défaut U1...U4 en sélectionnant la valeur angulaire TON correspondant à la consigne de couple C* dans la table T.
Au cours d'une étape 408, le dispositif d'alimentation électrique 104 applique la commande par défaut Un avec l'instant angulaire TON (n) défini par la table T.
Au cours d'une étape 410, la commande par défaut Un provoque l'apparition de l'impulsion par défaut In dans la phase considérée.
Le procédé retourne alors à l'étape 402.
Si les deux conditions de l'étape 404 sont remplies, et si en outre aucune commande optimisée n'a déjà été déterminée, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine, au cours d'une étape 412, une commande optimisée U' destinée à provoquer l'apparition d'une impulsion optimisée Γ présentant une durée angulaire D supérieure à la durée angulaire maximale et pouvant être répétée sans recouvrement. Dans l'exemple décrit, cette détermination est réalisée de manière itérative.
Pour cela, au cours d'une étape 414, le dispositif d'alimentation électrique 104 règle la caractéristique réglable TON pour obtenir une commande candidate U' provoquant l'apparition d'une impulsion candidate Γ présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale pour la première itération ou bien supérieure à la durée angulaire de la précédente impulsion candidate Γ pour les autres itérations. Dans l'exemple décrit, l'instant angulaire TON est diminué d'une itération à la suivante, par example d'un pas prédéterminé.
Au cours d'une étape 416, le dispositif d'alimentation électrique 104 applique à la phase considérée une ou plusieurs commandes candidates U' consécutives.
Au cours d'une étape 418, le dispositif d'alimentation électrique 104 vérifie qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions candidates Γ sans qu'elles se recouvrent. Des exemples de réalisation de cette vérification seront décrits plus loin, en référence aux figures 5 et 6.
Si la vérification est positive, le dispositif d'alimentation électrique 104 retourne à l'étape 414.
Si la vérification est négative, le dispositif d'alimentation électrique 104 sélectionne, au cours d'une étape 418, comme commande optimisée U', la dernière commande candidate U' pour laquelle la vérification est positive.
Le procédé retourne alors à l'étape 402.
Si les deux conditions de l'étape 408 sont remplies, et si en outre une commande optimisée U' a déjà été déterminée, le dispositif d'alimentation électrique 104 applique, au cours d'une étape 420, la commande optimisée U' à la phase considérée. Ainsi, un couple moteur plus important que le couple moteur maximal C*4 peut être apliqué au rotor 114 lorsque ce dernier le nécessite, c'est-à-dire lorsque le couple moteur maximal C*4 ne permet pas d'atteindre la consigne de vitesse V*.
Au cours d'une étape 422, la commande optimisée U' provoque l'apparition d'une impulsion optimisée Γ dans la phase considérée.
Le procédé retourne alors à l'étape 402.
En référence à la figure 5, dans une premier mode de réalisation, la vérification de l'étape 416 est réalisée à partir du courant de phase il5 i2, i3 mesuré par le premier dispositif de mesure 118. Par exemple, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine à quel instant angulaire le courant de phase s'annule, et en déduit la durée angulaire D' de l'impulsion candidate Γ. Si la durée angulaire D' est supérieure à 360° divisé par le nombre d'impulsions I dans une révolution du rotor 114 (quatre dans l'exemple décrit), il y aura recouvrement si plusieurs impulsions candidates Γ se succèdent.
Dans ce mode de réalisation de la vérification, il n'est donc nécessaire d'appliquer qu'une fois chaque commande candidate U'.
On remarquera par ailleurs que 360° divisé par le nombre d'impulsions I dans une révolution du rotor 114 correspond à la distance entre deux repères angulaires consécutifs.
Sur la figure 5, l'instant angulaire TON est diminué d'un pas prédéterminé d'une impulsion candidate Γ à la suivante. La durée angulaire D' des trois premières impulsions candidates Γ reste inférieure à la durée angulaire entre deux repères consécutifs. Cependant, la durée angulaire D' de la quatrième impulsion candidate Γ est supérieure à la durée angulaire entre deux repères consécutifs. Ainsi, d'après le procédé de la figure 4, la commande optimisée U' correspondra à la commande ayant provoqué l'apparition de la troisième impulsion Γ.
On remarquera que, dans ce mode de réalisation, la présence du troisième dispositif de mesure 122 n'est pas nécessaire.
En référence à la figure 6, dans un deuxième mode de réalisation, la vérification de l'étape 416 est réalisée à partir du courant d'alimentation i mesuré par le troisième dispositif de mesure 122.
Dans ce mode de réalisation, plusieurs commandes candidates U' successives sont appliquées à la phase pour provoquer l'apparition d'une suite d'impulsions candidates Γ. S'il n'y a pas de recouvrement, le courant de phase il5 i2, i3 moyen reste relativement constant sur la suite. De même, le courant d'alimentation i reste relativement constant sur la suite. Le courant d'alimentation i augmente faiblement d'une suite d'impulsions candidates Γ à la suivante. En revanche, lorsqu'il y a recouvrement, le courant de phase il5 i2, i3 ne retourne plus à zéro entre deux impulsions et augmente fortement en moyenne, ce qui se traduit par une augmentation du courant d'alimentation i. Ainsi, le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à détecter une augmentation brutale du courant d'alimentation i. Par exemple, le dispositif d'alimentation électrique 104 détermine si le courant d'alimentation i dépasse un certain seuil prédéterminé qui varie en fonction de la vitesse de rotation du moteur électrique. En cas de détection positive, le dispositif d'alimentation électrique 104 est destiné à sélectionner en tant que commande optimisée, la dernière commande candidate U' appliquée avant l'augmentation brutale du courant d'alimentation i. Sur la figure 6, il y a recouvrement pour la quatrième commande candidate, de sorte que le dispositif d'alimentation 104 sélectionnera la troisième commande candidate provoquant l'apparition des troisièmes impulsions candidates Γ.
On remarquera que, dans ce mode de réalisation, la présence du premier dispositif de mesure 118 n'est pas nécessaire.
La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit précédemment, mais est au contraire définie par les revendications qui suivent. Il sera en effet apparent à l'homme du métier que des modifications peuvent y être apportées.
Par ailleurs, les termes utilisés dans les revendications ne doivent pas être compris comme limités aux éléments du mode de réalisation décrit précédemment, mais doivent au contraire être compris comme couvrant tous les éléments équivalents que l'homme du métier peut déduire à partir de ses connaissances générales.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'entraînement électrique (100) comportant :
- un moteur électrique (106) comportant :
- un stator (108) comportant plusieurs phases destinées à être respectivement parcourues par des courants de phase (il5 i2, i3),
- un rotor (114) destiné à être entraîné en rotation par les courants de phase
Figure imgf000015_0001
- un dispositif d'alimentation électrique (104) des phases du stator (108), destiné, dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor (114), à successivement appliquer à la phase considérée un nombre prédéterminé de commandes (U) par révolution du rotor (114) destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions (I) successives de courant de phase (il5 i2, i3), chaque commande (U) appartenant à un ensemble de commandes par défaut (\Jl . ..\J4) provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut (Ij ...^) de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale (U4), provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale (I4), présentant une durée angulaire maximale,
le dispositif d'alimentation électrique (104) est en outre destiné, pour une commande (U) :
- à régler une caractéristique réglable (TON) de la commande (U) pour obtenir une commande optimisée (U') provoquant l'apparition d'une impulsion optimisée (P) présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale,
- à vérifier qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions optimisées (Γ) sans qu'elles se recouvrent.
le dispositif d'entrainement électrique étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de mesure (118) du courant de phase (ij, i2, i3) de la phase sur laquelle la commande optimisée (U') est appliquée, et dans lequel la vérification est réalisée à partir du courant de phase (il5 i2, i3) mesuré.
2. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon la revendication 1, comportant en outre :
- une source électrique (102) destinée à fournir au dispositif d'alimentation électrique (104) un courant d'alimentation (i) à partir duquel les courants de phase (il5 i2, i3) se forment,
- un dispositif de mesure (122) du courant d'alimentation (i),
et dans lequel la vérification est réalisée à partir du courant d'alimentation (i) mesuré.
3. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le dispositif d'alimentation électrique (104) est destiné à déterminer la caractéristique réglable (TON) de manière itérative :
- en réglant la caractéristique réglable (TON) pour obtenir une commande candidate (U') provoquant l'apparition d'une impulsion candidate (Γ) présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale pour la première itération ou bien supérieure à la durée angulaire de la précédente impulsion candidate (Γ) pour les autres itérations,
- en vérifiant qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions candidates (Γ) sans qu'elles se recouvrent,
- en sélectionnant comme commande optimisée (U') la dernière commande candidate (U') pour laquelle la vérification est positive.
4. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, en considérant des repères angulaires (RA...RD) successifs équidistants permettant de respectivement repérer les commandes (U) se succédant à chaque révolution du rotor (114), la caractéristique réglable (TON) est un instant angulaire de début (TON) par rapport au repère angulaire (RA...RD) repérant la commande (U).
5. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon la revendication 4, dans lequel l'instant angulaire de début (TON) de la commande optimisée (U') est plus petit que l'instant angulaire de début ( ON) de la commande par défaut maximale (U4).
6. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel chacune de la commande optimisée (U') et de la commande par défaut maximale (U4) comporte une partie d'augmentation du courant de phase (il5 i2, i3) débutant à l'instant angulaire de début (TON) par rapport au repère angulaire (RA. ..RD) repérant la commande (U), suivie d'une partie de diminution du courant de phase (il5 i2, i3) débutant à un instant angulaire de diminution (TOFF) par rapport au repère angulaire (RA. ..RD) repérant la commande (U), les instants angulaires de diminution (TOFF) de la commande optimisée (U') et de la commande par défaut maximale (U4) étant égaux.
7. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon la revendication 6, dans lequel chacune de la commande optimisée (U') et de la commande par défaut maximale (U4) comporte une partie de mise en roue libre de la phase considérée, intercalée entre la partie d'augmentation du courant de phase (il5 i2, i3) et la partie de diminution du courant de phase (il5 i2, i3) et débutant à un instant angulaire de roue libre
Figure imgf000017_0001
par rapport au repère angulaire (RA. ..RD) repérant la commande (U), les instants angulaires de roue libre de la commande optimisée (U') et de la commande par défaut maximale (U4) étant égaux.
8. Dispositif d'entraînement électrique (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le moteur électrique (106) est un moteur électrique à réluctance variable.
9. Procédé de commande d'un moteur électrique (106) comportant :
- un stator (108) comportant plusieurs phases destinées à être respectivement parcourues par des courants de phase (il5 i2, i3),
- un rotor (114) destiné à être entraîné en rotation par les courants de phase (il5 , ½),
le procédé comportant : - dans chaque phase et au cours de chaque révolution du rotor (114), l'application successive à la phase considérée d'un nombre prédéterminé de commandes (U) par révolution du rotor (114) destinées à respectivement provoquer l'apparition d'impulsions (I) successives de courant de phase (il5 i2, i3), chaque commande (U) appartenant à un ensemble de commandes par défaut (\Jl . ..\J4) provoquant respectivement l'apparition d'impulsions par défaut (Ij ...^) de formes différentes, l'une des commandes par défaut, dite maximale (U4), provoquant l'apparition d'une impulsion par défaut, dite maximale (I4), présentant une durée angulaire maximale,
le procédé étant caractérisé par, pour au moins une commande (U) :
- le réglage d'une caractéristique réglable (TON) de la commande (U) pour obtenir une commande optimisée (U') provoquant l'apparition d'une impulsion optimisée (Γ) présentant une durée angulaire supérieure à la durée angulaire maximale,
- la vérification qu'il est possible de faire se succéder plusieurs impulsions optimisées (Γ) sans qu'elles se recouvrent.
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