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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522217A1
Family ID 5221958
Probable Assignee Alsthom Cgee
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ENSEMBLE D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE D'UNE MACHINE
TOURNANTE SYNCHRONE FONCTIONNANT A VITESSE VARIABLE
Abstract
_________________________________________________________________
ENSEMBLE D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE D'UNE MACHINE TOURNANTE
SYNCHRONE FONCTIONNANT A VITESSE VARIABLE ALIMENTEE PAR DES
INTERRUPTEURS STATIQUES COMMANDES, CARACTERISES EN CE QUE LE STATOR DE
LA MACHINE TOURNANTE COMPREND N ENROULEMENTS POLYPHASES N ETANT AU
MOINS EGAL A DEUX, CHAQUE ENROULEMENT POLYPHASE ETANT ALIMENTE PAR UN
CONVERTISSEUR STATIQUE A, B ALTERNATIF-ALTERNATIF CONSTITUANT UN
ONDULEUR AUTOSYNCHRONE COMPRENANT UN PONT RESEAU PRA, PRB ET UN PONT
MACHINE PMA, PMB RELIES L'UN A L'AUTRE PAR UN CONDUCTEUR SUPERIEUR ET
UN CONDUCTEUR INFERIEUR, ET EN CE QU'IL COMPREND DES MOYENS DE
COMMANDE DES PONTS "RESEAU" DE CHAQUE CONVERTISSEUR DE TELLE FACON QUE
LA SOMME DES COURANTS IAIB UNIDIRECTIONNELS CIRCULANT DANS LESDITS
CONDUCTEURS SUPERIEUR ET INFERIEUR DE TOUS LES CONVERTISSEURS SOIT
PROPORTIONNELLE A UNE VALEUR DE CONSIGNE DE COURANT MOYEN DE
REFERENCE.
Description
_________________________________________________________________
25222 1 7
Ensemble d'alimentation et de commande d'une machine tournante
synchrone fonctionnant a vitesse variable
Dans le brevet francais N O 2 385 252 pour un "Convertisseur stati-
que alternatif-alternatif a thyristors pour moteur synchrone
auto-pilote" on a donne un moyen pour diminuer l'effet nefaste sur le
couple moteur des commutations du pont alimentant la machine synchrone
appele pont machine Cet effet nefaste etant provoque lorsque l'on
fonc- tionne a frequence basse au dessous de celle pour laquelle le
pont machine ne peut plus fonctionner en commutation naturelle, la
force electromotrice de la machine etant trop faible, et o l'on
fonctionne alors en commutation forcee dite parfois sequentielle ou
mode cadence en commandant le pont de thyristors relie au reseau avec
des angles d'al- lumage des thyristors de telle sorte que l'on soit a
ouverture dite "plein onduleur" La commutation des thyristors du pont
machine se fait alors a courant nul Ce fonctionnement a pour
consequence une annulation du couple moteur a chaque commutation du
pont machine dans le domaine des tres basses vitesses.
Dans le brevet precite, on pallie cet inconvenient en ajoutant une
connexion auxiliaire reliant le centre du bobinage etoile du stator de
la machine synchrone au centre du bobinage etoile du secondaire du
trans- formateur alimentant le pont reseau ou bien, dans le cas o le
pont reseau est constitue de deux ponts complets relies en serie, au
point assurant la mise en serie des deux ponts; et en commandant
separement le demi-pont superieur et le demi-pont inferieur ou bien en
commandant separement les deux ponts mis en serie.
Cela permet de maintenir le courant dans la phase du moteur non
commutee, le courant circulant dans l'une des deux connexions reliant
le pont reseau au pont machine, et dans la connexion auxiliaire, ce
qui permet de reduire la pulsation du couple.
La presente invention prevoit une autre methode pour diminuer la
pulsation du couple, et elle a pour objet un ensemble d'alimentation
et de commande d'une machine tournante synchrone fonctionnant a
vitesse variable alimentee par des interrupteurs statiques commandes,
caracte- rise en ce que le stator de la machine tournante comprend N
enroulements polyphases, N etant au moins egal a deux, chaque
enroulement polyphase i. 2 - etant alimente par un convertisseur
statique alternatif-alternatif cons- tituant un onduleur autosynchrone
comprenant un pont reseau et un pont machine relies l'un a l'autre par
un conducteur superieur et un conduc- teur inferieur, et en ce qu'il
comprend des moyens de commande des ponts "reseau" de chaque
convertisseur de telle facon que la somme des courants
unidirectionnels circulant dans lesdits conducteurs superieur et infe-
rieur de tous les convertisseurs soit proportionnelle a une valeur de
consigne de courant moyen de reference.
Selon une autre caracteristique, lesdits moyens de commande
comprennent un regulateur de vitesse fournissant une consigne de
courant moyen de reference qui est comparee, dans un circuit
comparateur, a ladite somme des somme des courants unidirectionnels,
la sortie dudit comparateur etant envoyee vers N circuits sommateurs
alimentant chacun respectivement un circuit de commande d'impulsion
d'un des N ponts "reseau", chaque circuit sommateur recevant en outre
respectivement la sortie d'un circuit regulateur de courant de l'un
des N convertisseurs et un signal de commande d'ouverture plein
onduleur.
Avantageusement, le stator de la machine tournante comprend deux
enroulements triphases decales l'un par rapport a l'autre de 300.
L'invention sera bien comprise a la lumiere de la description d'un
exemple de realisation, faite ci-apres en regard du dessin annexe dans
lequel: -La figure ldonne une representation schematique d'une
alimentation d'une machine tournante synchrone comprenant deux
enroulements stator triphases.
La figure 2 represente schematiquement la commande de l'alimen-
tation.
La figure 3 est un diagramme representant differents courants.
EN se reportant a la figure 1, l'ensemble comprend un moteur syn-
chrone 1 comprenant deux enroulements triphases statoriques 2 et 3
deca- les de 300 Chaque enroulement statorique est alimente par un
convertis- seur statique A pour l'enroulement 2 et B pour
l'enroulement 3 Le convertisseur A comprend un pont reseau PRA et un
pont machine PMA et le convertisseur B comprend un pont reseau PRB et
un pont machine PMB Tous ces ponts sont des ponts triphases a
thyristors Le convertisseur A
252221 7
-3- comprend en outre une inductance de boucle 4 et le convertisseur B
une inductance de boucle 5 Les ponts reseaux PRA et PRB sont alimentes
par un transformateur 6 a deux enroulements secondaires 7 et 8 et a
enroule- ment primaire 9 L'enroulement secondaire 7 est monte en
etoile et l'en- roulement secondaire 8 est monte en triangle de
maniere a supprimer les harmoniques de rang cinq et sept.
Chaque convertisseur fonctionne selon sa propre logique en marche
cadencee et, selon l'invention, le dispositif de commande de la figure
2 realise la reduction de pulsation du couple en compensant la perte
de couple qu'occasionne le passage par zero du courant 'A ou IB dans
le convertisseur dont les thyristors du pont machine sont en cours de
permu- tation de conduction, en provoquant une augmentation
concomitante du courant dans le convertisseur reste en conduction.
Sur cette figure 2, les convertisseurs A et B sont representes d'une
maniere simplifiee Le pont reseau PRA est commande par un circuit de
commande d'impulsions 10 recevant une tension de commande U c A deli-
vree par un circuit sommateur 11 et le pont reseau PRB est commande
par un circuit de commande d'impulsions 12 recevant une tension de
comman- de U B delivree par un circuit sommateur 13.
Le circuit sommateur 11 comporte trois entrees, la premiere recoit,
par l'intermediaire d'une porte 14, un signal de commande plein
onduleur du pont reseau PRA arrivant sur un conducteur 15, la seconde
recoit le signal de sortie d'un regulateur 16 du courant IA circulant
dans la boucle a courant continu du convertisseur A, et la troisieme
est reliee, par l'intermediaire d'une porte 17, a un circuit
comparateur 18.
De meme, le circuit comparateur 13 comporte egalement trois entrees,
la premiere recoit, par l'intermediaire d'une porte 19, un signal de
commande plein onduleur du pont PRB arrivant sur un conducteur 20, la
seconde recoit le signal de sortie d'un regulateur 21 du courant IB
circulant dans la boucle a courant continu du convertisseur B et la
troisieme est reliee egalement au circuit comparateur 18 par
l'interme- diaire de la porte 17.
Le comparateur 18 compare la somme des courants IA + IB a un signal
consigne de courant moyen elabore par un regulateur de vitesse 22 Le
signal de sortie du comparateur 18 est proportionnel a la _ 4
difference entre ce signal de consigne du courant moyen et la somme
des courants IA + IB' Le regulateur de vitesse 22 elabore son signal
de sortie a partir de la mesure de la vitesse de la machine synchrone
1 dont on envoie un signal image de cette vitesse sur une entree 23 et
a partir d'un signal de consigne de vitesse elabore par un circuit 24
Le signal de consigne de courant moyen elabore par le regulateur de
vitesse 24 est egalement envoye sur une entree du regulateur 16 du
courant IA qui recoit egalement un signal mesure du courant IA elabore
par un reducteur de courant 25 Ces deux signaux sont appliques au
regulateur 16 par une porte 26 De meme, le signal de sortie du
regulateur de vitesse 22 est aussi envoye sur une entree du regulateur
21 du courant IB elabore par un reducteur de courant 27 Ces deux
signaux sont aussi appliques a deux entrees du regulateur 21 par une
porte 28.
Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant 1 cas d'une commutation
sur le pont machiner PMA Les portes 14, 17 et
28 sont fermees et les portes 19 et 26 sont ouvertes.
Le pont PRA est commande "plein onduleur" par envoi du signal de
commande plein onduleur, conducteur 15, sur une entree du circuit
somma- teur 11 le pont PRB recoit une consigne supplementaire U +
provenant du circuit comparateur 18, qui commande une elevation du
courant IB compen- sant la disparition momentanee du courant IA.
Le regulateur 21 du courant IB est en fonctionnement, par contre, le
regulateur 16 du courant IA est mis hors fonctionnement par l'ouver-
ture de la porte 26 d'entree de consigne et de la mesure de courant Le
regulateur conserve son etat de sortie precedent l'instant de la
commu- tation et reprend son fonctionnement normal a la fin de la
commutation, le signal U A en sortie du circuit 11 reprenant ainsi la
valeur qu'il avait au moment du debut de la commutation du pont
machine PMA.
La consigne U + est elaboree par le comparateur 18 qui compare la
somme des courants instantanes IA + IB a la consigne de courant moyen
de reference provenant du circuit 24.
2 Dans le cas d'une commutation sur le pont machine PMB, les portes
19,
26 et 17 sont fermees et les portes 14 et 28 sont ouvertes, le
fonction- nement est symetrique de celui du cas expose ci-dessus Sur
cette figure 2, les portes ont ete representees dans leur etat
correspondant a une commutation sur le pont PMA
2 2 1 7
_
Le dispositif peut s'appliquer aussi dans le cas d'un nombre d'en-
roulements statoriques ayant un nombre de phases different de trois et
aussi dans le cas o il y a plus de deux enroulements statoriques.
La figure 3 donne une representation graphique des courants, en A est
represente le courant IA, en B le courant IB et en C la somme des
courants IA + IB On constate, que lors des passages par zero de l'un
des courants IA ou IB, l'autre courant est augmente d'une quantite
telle que la somme des courants IA + IB vaille sensiblement ois la
valeur moyenne de IA + IB en dehors de ces periodes de changement de
conduction.
Le couple electromagnetique de la machine est ainsi rendu pratiquement
constant. -6 -
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1/ Ensemble d'alimentation et de commande d'une machine tournante syn-
chrone fonctionnant a vitesse variable alimentee par des interrupteurs
statiques commandes, caracterise en ce que le stator de la macnine
tour- nante comprend N enroulement polyphases N etant au moins egal a
deux, chaque enroulement polyphase etant alimente par un convertisseur
stati- que (A, B) alternatif-alternatif constituant un onduleur
autosynchrone comprenant un pont reseau (PRA, PRB) et un pont machine
(PMA, PMB) relies l'un a l'autre par un conducteur superieur et un
conducteur inferieur, et en ce qu'il comprend des moyens de commande
des ponts "reseau" de chaque convertisseur de telle-facon que la somme
des courants (IA + IB) unidi- rectionnels circulant dans lesdits
conducteurs superieur et inferieur de tous les convertisseurs soit
proportionnelle a une valeur de consigne de courant moyen de
reference.
2/ Ensemble d'alimentation et de commande selon la revendication 1,
caracterise en ce que lesdits moyens de commande comprennent un
regula- teur de vitesse (22) fournissant une consigne de courant moyen
de refe- rence qui est comparee dans un circuit comparateur (18) a
ladite somme (IA + IB) des courants unidirectionnels, la sortie dudit
comparateur etant envoyee vers N circuits sommateurs (11, 13)
alimentant chacun res- pectivement un circuit de commande d'impulsion
(10, 12) d'un des N ponts "reseau" (PRA, PRB), chaque circuit
sommateur recevant en outre respec- tivement la sortie d'un circuit
regulateur de courant (16, 21) de l'un des N convertisseur et un
signal de commande d'ouverture plein onduleur (15, 20).
3/ Ensemble d'alimentation de commande selon la revendication 2,
carac- terise en ce que le stator de la machine tournante comprend
deux enroule- ments triphases (2, 3) decales l'un par rapport a
l'autre de 30.
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