CA2738051A1 - Actionneur electrique qui integre deux onduleurs de tension controles en courant alimentant une machine electrique et qui est reconfigurable en presence d'un defaut - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un actionneur comportant une machine électrique. L'actionneur électrique (100), comporte une machine polyphasée (101), au moins un organe de raccordement (143) pour alimenter cet actionneur par au moins un réseau (146) délivrant un courant alternatif, un premier et un second bus (106, 107) montés en parallèle entre chaque organe de raccordement (143) et la machine (101) pour la piloter en fréquence. Chaque onduleur (111, 131) comporte plusieurs bras pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, chaque phase de la machine (101) étant reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur (111) d'une part, et aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur (131) d'autre part. Il comporte en outre des moyens commandés de connexion et de déconnexion interposés entre chaque bus (106, 107) et chaque organe de raccordement. L'invention s'applique aux actionneurs utilisés dans l'aéronautique.
Description
Actionneur électrique qui intègre deux onduleurs de tension contrôlés en courant alimentant une machine électrique et qui est reconfigurable en présence d'un défaut L'invention concerne un actionneur électrique destiné à équiper un aéronef pour commander un équipement de cet aéronef.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Dans le domaine aéronautique, on attend d'un système de commande d'un équipement, qu'il soit continûment disponible. Cela signifie qu'en cas de défaillance de l'un des composants de ce système, ce système de commande doit être capable de fonctionner, par exemple dans un mode dégradé, pour manoeuvrer l'équipement malgré la défaillance. Ainsi, lorsqu'une défaillance est détectée en vol, le système peut encore fonctionner.
Dans ce cadre, les systèmes de commande effectivement utilisés dans le domaine aéronautique sont hydrauliques : ils comprennent un actionneur hydraulique de type vérin, et un réseau hydraulique interposé entre ce vérin et un organe de commande.
Le réseau comporte alors deux circuits hydrauliques distincts et indépendants : en cas de défaillance de l'un des circuits, par exemple du fait d'une fuite, l'autre circuit reste disponible pour commander l'actionneur hydraulique.
L'évolution actuelle de l'aéronautique conduit à
remplacer les systèmes de commande hydrauliques par des systèmes de commande électriques.
Dans ce cadre, il a été choisi d'utiliser des actionneurs dont les moteurs sont des machines électriques, notamment du type synchrones à aimants permanents, qui peuvent être asservies en vitesse, en position ou bien en effort, tout en étant suffisamment légères.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Dans le domaine aéronautique, on attend d'un système de commande d'un équipement, qu'il soit continûment disponible. Cela signifie qu'en cas de défaillance de l'un des composants de ce système, ce système de commande doit être capable de fonctionner, par exemple dans un mode dégradé, pour manoeuvrer l'équipement malgré la défaillance. Ainsi, lorsqu'une défaillance est détectée en vol, le système peut encore fonctionner.
Dans ce cadre, les systèmes de commande effectivement utilisés dans le domaine aéronautique sont hydrauliques : ils comprennent un actionneur hydraulique de type vérin, et un réseau hydraulique interposé entre ce vérin et un organe de commande.
Le réseau comporte alors deux circuits hydrauliques distincts et indépendants : en cas de défaillance de l'un des circuits, par exemple du fait d'une fuite, l'autre circuit reste disponible pour commander l'actionneur hydraulique.
L'évolution actuelle de l'aéronautique conduit à
remplacer les systèmes de commande hydrauliques par des systèmes de commande électriques.
Dans ce cadre, il a été choisi d'utiliser des actionneurs dont les moteurs sont des machines électriques, notamment du type synchrones à aimants permanents, qui peuvent être asservies en vitesse, en position ou bien en effort, tout en étant suffisamment légères.
2 La variation de vitesse de ces machines nécessite la variation de la fréquence du courant ou de la tension qui leur est appliquée, ce qui nécessite d'intégrer un convertisseur statique, pour faire varier cette commande conformément aux variables de commande. Lorsque la source électrique est monophasée, triphasée ou polyphasée, ce convertisseur peut être constitué d'un redresseur non commandé à diode ou un redresseur commandé, associé à
onduleur.
Cependant, ce type d'onduleur comporte des bras portant chacun deux interrupteurs commandés, ou transistors qui peuvent se bloquer dans un état ouvert ou fermé.
Lorsque l'un de ces transistors est en défaut, le pilotage est significativement compliqué par le fait que l'intensité
du courant transitant dans les bras restant valides ne peut alors plus être contrôlée.
En ce qui concerne l'alimentation électrique, différentes solutions sont envisagées le réseau électrique d'alimentation peut être un réseau triphasé
unique suffisamment sécurisé pour être considéré comme fiable.
Il est également envisagé de prévoir deux réseaux triphasés distincts, de façon analogue au cas des systèmes à commande hydraulique. Les deux réseaux peuvent alors être soit électriquement isolés, soit non isolés.
Dans le cas où les deux réseaux triphasés sont isolés, le neutre de l'un est indépendant du neutre de l'autre, et dans le cas où il ne sont pas électriquement isolés, leurs neutres sont soit au même potentiel soit connectés à l'aide d'éléments inductifs ou/et résistifs.
OBJET DE L'INVENTION
Le but de l'invention est de proposer un agencement d'actionneur ayant un niveau de disponibilité optimal notamment vis à vis d'une défaillance d'un interrupteur commandé de l'onduleur qui est souvent un transistor, et
onduleur.
Cependant, ce type d'onduleur comporte des bras portant chacun deux interrupteurs commandés, ou transistors qui peuvent se bloquer dans un état ouvert ou fermé.
Lorsque l'un de ces transistors est en défaut, le pilotage est significativement compliqué par le fait que l'intensité
du courant transitant dans les bras restant valides ne peut alors plus être contrôlée.
En ce qui concerne l'alimentation électrique, différentes solutions sont envisagées le réseau électrique d'alimentation peut être un réseau triphasé
unique suffisamment sécurisé pour être considéré comme fiable.
Il est également envisagé de prévoir deux réseaux triphasés distincts, de façon analogue au cas des systèmes à commande hydraulique. Les deux réseaux peuvent alors être soit électriquement isolés, soit non isolés.
Dans le cas où les deux réseaux triphasés sont isolés, le neutre de l'un est indépendant du neutre de l'autre, et dans le cas où il ne sont pas électriquement isolés, leurs neutres sont soit au même potentiel soit connectés à l'aide d'éléments inductifs ou/et résistifs.
OBJET DE L'INVENTION
Le but de l'invention est de proposer un agencement d'actionneur ayant un niveau de disponibilité optimal notamment vis à vis d'une défaillance d'un interrupteur commandé de l'onduleur qui est souvent un transistor, et
3 qui soit utilisable avec les différentes architectures de réseau d'alimentation électrique possibles.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur électrique, comportant une machine électrique polyphasée, au moins un organe de raccordement à un réseau d'alimentation électrique, un premier et un second bus montés en parallèle entre la machine et chaque organe de raccordement, le premier et le second bus comportant respectivement un premier et un second onduleur pour piloter cette machine en fréquence, chaque onduleur comportant plusieurs bras pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, chaque phase de la machine étant continuellement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur d'une part, et aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur d'autre part, ainsi que des moyens commandés de connexion et de déconnexion interposés entre les bus et chaque organe de raccordement.
Avec cette architecture, l'actionneur peut être piloté pour alimenter la machine via l'un et/ou l'autre de ses bus, ce qui offre plusieurs possibilités de reconfiguration soit en fonctionnement normal, soit en cas de défaut apparaissant au niveau d'un réseau d'alimentation électrique, d'un onduleur ou d'un redresseur, ou bien plus généralement au niveau d'un bus, ou encore au niveau d'un bobinage de la machine électrique.
Les moyens de connexion commandés permettent d'isoler complètement un onduleur du ou des réseaux d'alimentation, pour configurer la machine en étoile avec un noeud central, ce qui permet de contrôler le courant dans chaque bobinage.
Ces moyens de connexion permettent de plus d'alimenter l'actionneur en fonctionnement normal avec un ou plusieurs réseaux électriques, de sorte que l'actionneur est utilisable avec les différentes configurations de
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur électrique, comportant une machine électrique polyphasée, au moins un organe de raccordement à un réseau d'alimentation électrique, un premier et un second bus montés en parallèle entre la machine et chaque organe de raccordement, le premier et le second bus comportant respectivement un premier et un second onduleur pour piloter cette machine en fréquence, chaque onduleur comportant plusieurs bras pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, chaque phase de la machine étant continuellement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur d'une part, et aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur d'autre part, ainsi que des moyens commandés de connexion et de déconnexion interposés entre les bus et chaque organe de raccordement.
Avec cette architecture, l'actionneur peut être piloté pour alimenter la machine via l'un et/ou l'autre de ses bus, ce qui offre plusieurs possibilités de reconfiguration soit en fonctionnement normal, soit en cas de défaut apparaissant au niveau d'un réseau d'alimentation électrique, d'un onduleur ou d'un redresseur, ou bien plus généralement au niveau d'un bus, ou encore au niveau d'un bobinage de la machine électrique.
Les moyens de connexion commandés permettent d'isoler complètement un onduleur du ou des réseaux d'alimentation, pour configurer la machine en étoile avec un noeud central, ce qui permet de contrôler le courant dans chaque bobinage.
Ces moyens de connexion permettent de plus d'alimenter l'actionneur en fonctionnement normal avec un ou plusieurs réseaux électriques, de sorte que l'actionneur est utilisable avec les différentes configurations de
4 réseau d'alimentation électrique possibles.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comportent un premier contacteur interposé entre un organe de raccordement à un réseau unique et le premier bus, ainsi qu'un second contacteur interposé entre ce même organe de raccordement et le second bus.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter l'actionneur depuis deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur reliant le premier bus au premier organe de raccordement et un second contacteur reliant le second bus au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur relié au premier bus, un second contacteur relié au second bus, et un commutateur à deux positions, pour relier le premier et le second contacteur, soit au premier organe de raccordement, soit au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens de connexion et de déconnexion commandés comprennent un premier commutateur à trois positions, relié au premier bus ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement, et un second commutateur à trois positions relié au second bus ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un organe de stockage électrique et un commutateur à deux positions qui sont interposés entre l'organe de raccordement et l'onduleur de
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comportent un premier contacteur interposé entre un organe de raccordement à un réseau unique et le premier bus, ainsi qu'un second contacteur interposé entre ce même organe de raccordement et le second bus.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter l'actionneur depuis deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur reliant le premier bus au premier organe de raccordement et un second contacteur reliant le second bus au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur relié au premier bus, un second contacteur relié au second bus, et un commutateur à deux positions, pour relier le premier et le second contacteur, soit au premier organe de raccordement, soit au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un premier et un second organe de raccordement pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens de connexion et de déconnexion commandés comprennent un premier commutateur à trois positions, relié au premier bus ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement, et un second commutateur à trois positions relié au second bus ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un organe de stockage électrique et un commutateur à deux positions qui sont interposés entre l'organe de raccordement et l'onduleur de
5 l'un des bus, cet organe de stockage électrique ayant une borne reliée à l'organe de raccordement et à l'onduleur et une borne reliée à l'interrupteur à deux positions pour être connectée soit à l'organe de raccordement afin d'être rechargée, soit à l'onduleur afin de l'alimenter ou de se charger.
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un interrupteur multiple relié
aux deux interrupteurs de chaque bras de l'un des onduleurs, cet interrupteur pouvant occuper une position ouverte dans laquelle ces bras sont isolés les uns des autres ou une position fermée dans laquelle ces bras sont électriquement reliés les uns aux autres.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à un réseau d'alimentation électrique unique ;
La figure 2 est un schéma d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention dans laquelle l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 3 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à deux réseaux électriques alimentant chacun un onduleur de cet actionneur ;
La figure 4 est un schéma d'une variante du second mode de réalisation de l'invention dans laquelle l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
L'invention concerne également un actionneur tel que défini ci-dessus, comportant un interrupteur multiple relié
aux deux interrupteurs de chaque bras de l'un des onduleurs, cet interrupteur pouvant occuper une position ouverte dans laquelle ces bras sont isolés les uns des autres ou une position fermée dans laquelle ces bras sont électriquement reliés les uns aux autres.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à un réseau d'alimentation électrique unique ;
La figure 2 est un schéma d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention dans laquelle l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 3 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à deux réseaux électriques alimentant chacun un onduleur de cet actionneur ;
La figure 4 est un schéma d'une variante du second mode de réalisation de l'invention dans laquelle l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
6 PCT/FR2009/001126 La figure 5 est un schéma d'un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs et un commutateur commandés pour relier sélectivement chaque onduleur à l'un ou à l'autre de deux réseaux électriques distincts ;
La figure 6 est un schéma d'une variante du troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 7 est un schéma d'un quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs sous forme de commutateurs commandés pour relier sélectivement chaque onduleur à l'un ou l'autre de deux réseaux électriques distincts ;
La figure 8 est un schéma d'une variante du quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 9 est un schéma d'un cinquième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comporte un organe de stockage d'énergie électrique et des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à
un réseau électrique unique ;
La figure 10 est un schéma d'un sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comporte un organe de stockage d'énergie électrique et des moyens de connexion incluant un contacteur sous forme d'un commutateur commandé le reliant à un réseau électrique unique La figure 11 est un schéma d'une variante du sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est pourvu d'interrupteurs triples additionnels.
La figure 6 est un schéma d'une variante du troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 7 est un schéma d'un quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comprend des moyens de connexion incluant deux contacteurs sous forme de commutateurs commandés pour relier sélectivement chaque onduleur à l'un ou l'autre de deux réseaux électriques distincts ;
La figure 8 est un schéma d'une variante du quatrième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est équipé d'interrupteurs triples additionnels ;
La figure 9 est un schéma d'un cinquième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comporte un organe de stockage d'énergie électrique et des moyens de connexion incluant deux contacteurs le reliant à
un réseau électrique unique ;
La figure 10 est un schéma d'un sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur comporte un organe de stockage d'énergie électrique et des moyens de connexion incluant un contacteur sous forme d'un commutateur commandé le reliant à un réseau électrique unique La figure 11 est un schéma d'une variante du sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel l'actionneur est pourvu d'interrupteurs triples additionnels.
7 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'actionneur selon l'invention, repéré par 100 dans la figure 1, comprend une machine électrique triphasée 101, incluant trois bobinages 102, 103, 104, ainsi qu'un premier et un second bus distincts 106 et 107. Ces bus convertissent le courant alternatif du réseau, ayant une fréquence fixe ou variable, en un courant alternatif de fréquence variable qui est injecté dans la machine synchrone pour la piloter en fréquence.
Le premier bus 106 comprend successivement un redresseur 108, un filtre 109 de type LC, c'est à dire comportant une inductance et une capacité, et un onduleur 111 triphasé. L'onduleur triphasé comporte trois bras 112, 113, 114 pourvus chacun de deux interrupteurs commandés notés respectivement 112a, 112b, 113a, 113b, 114a, 114b.
Le second bus 107 comprend lui aussi successivement un redresseur 128, un filtre 129 de type LC, et un onduleur triphasé 131. L'onduleur triphasé comporte lui aussi trois bras 132, 133, 134 pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, notés respectivement 132a, 132b, 133a, 133b, 134a, 134b.
Chaque bobinage de la machine est relié à un bras de chaque onduleur, l'une de ses extrémités étant directement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur 111, et l'autre extrémité étant directement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur 131.
Le bobinage 102 a ainsi une première extrémité
reliée aux deux interrupteurs 112a et 112b du bras 112 du premier onduleur 111, et une seconde extrémité reliée aux deux interrupteurs 132a et 132b du bras 132 du second onduleur 131. De manière analogue, le bobinage 103 est relié aux bras 113 et 133, et le bobinage 104 est relié aux bras 114 et 134.
L'actionneur comporte également un premier contacteur 136 par lequel le premier redresseur 108 est
L'actionneur selon l'invention, repéré par 100 dans la figure 1, comprend une machine électrique triphasée 101, incluant trois bobinages 102, 103, 104, ainsi qu'un premier et un second bus distincts 106 et 107. Ces bus convertissent le courant alternatif du réseau, ayant une fréquence fixe ou variable, en un courant alternatif de fréquence variable qui est injecté dans la machine synchrone pour la piloter en fréquence.
Le premier bus 106 comprend successivement un redresseur 108, un filtre 109 de type LC, c'est à dire comportant une inductance et une capacité, et un onduleur 111 triphasé. L'onduleur triphasé comporte trois bras 112, 113, 114 pourvus chacun de deux interrupteurs commandés notés respectivement 112a, 112b, 113a, 113b, 114a, 114b.
Le second bus 107 comprend lui aussi successivement un redresseur 128, un filtre 129 de type LC, et un onduleur triphasé 131. L'onduleur triphasé comporte lui aussi trois bras 132, 133, 134 pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, notés respectivement 132a, 132b, 133a, 133b, 134a, 134b.
Chaque bobinage de la machine est relié à un bras de chaque onduleur, l'une de ses extrémités étant directement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur 111, et l'autre extrémité étant directement reliée aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur 131.
Le bobinage 102 a ainsi une première extrémité
reliée aux deux interrupteurs 112a et 112b du bras 112 du premier onduleur 111, et une seconde extrémité reliée aux deux interrupteurs 132a et 132b du bras 132 du second onduleur 131. De manière analogue, le bobinage 103 est relié aux bras 113 et 133, et le bobinage 104 est relié aux bras 114 et 134.
L'actionneur comporte également un premier contacteur 136 par lequel le premier redresseur 108 est
8 relié au réseau électrique triphasé unique 146, et un second contacteur 137 par lequel le second redresseur 128 est relié au réseau triphasé 146, au moyen d'un organe de raccordement 143. Dans la description de ce mode de réalisation et des autres modes de réalisation de l'invention, le terme contacteur désigne un interrupteur commandé avec pouvoir de coupure. Il peut s'agir d'un interrupteur mécanique de type contacteur ou disjoncteur, ou bien d'un interrupteur électronique de type bidirectionnel en courant et en tension.
Cet ensemble qui constitue une architecture d'actionneur à redondance série non-isolée est piloté par une unité de commande repérée par 138, reliée aux contacteurs et à chaque interrupteur commandé du premier et du second onduleur.
En fonctionnement normal, les bobinages de la machine synchrone peuvent être alimentés soit conjointement par les deux bus 106 et 107, soit par un seul de ces deux bus.
Lorsqu'en fonctionnement normal, la machine est alimentée par ses deux bus, les contacteurs 136 et 137 sont tous deux fermés, et les interrupteurs des deux onduleurs 111 et 131 sont pilotés pour appliquer aux bobines 102, 103 et 104 une tension de fréquence et d'amplitude variables et pilotées.
Dans cette configuration, la machine est alimentée par une tension qui peut être doublée puisque la tension qui lui est appliquée vaut la différence des tensions appliquées par les deux onduleurs. Cette tension devient double si les commandes des bras des deux onduleurs sont complémentaires et si les tensions continues au niveau des bus ont les mêmes valeurs. Comparé au cas où la machine triphasée est alimentée avec un seul onduleur, ceci permet de la faire tourner jusqu'à deux fois plus vite, c'est à
dire d'en optimiser le fonctionnement.
Cet ensemble qui constitue une architecture d'actionneur à redondance série non-isolée est piloté par une unité de commande repérée par 138, reliée aux contacteurs et à chaque interrupteur commandé du premier et du second onduleur.
En fonctionnement normal, les bobinages de la machine synchrone peuvent être alimentés soit conjointement par les deux bus 106 et 107, soit par un seul de ces deux bus.
Lorsqu'en fonctionnement normal, la machine est alimentée par ses deux bus, les contacteurs 136 et 137 sont tous deux fermés, et les interrupteurs des deux onduleurs 111 et 131 sont pilotés pour appliquer aux bobines 102, 103 et 104 une tension de fréquence et d'amplitude variables et pilotées.
Dans cette configuration, la machine est alimentée par une tension qui peut être doublée puisque la tension qui lui est appliquée vaut la différence des tensions appliquées par les deux onduleurs. Cette tension devient double si les commandes des bras des deux onduleurs sont complémentaires et si les tensions continues au niveau des bus ont les mêmes valeurs. Comparé au cas où la machine triphasée est alimentée avec un seul onduleur, ceci permet de la faire tourner jusqu'à deux fois plus vite, c'est à
dire d'en optimiser le fonctionnement.
9 Lorsqu'en fonctionnement normal, la machine est alimentée par un seul de ses bus, les pertes électriques sont réduites du fait qu'un seul des bus est exploité de manière dynamique. L'un des contacteurs 136 ou 137 est alors maintenu ouvert et l'onduleur correspondant 111 ou 131 est commandé pour maintenir ses interrupteurs fermés de manière à configurer les bobinages de la machine 101 en étoile. L'autre contacteur 137 ou 136 est maintenu fermé, et les interrupteurs de l'onduleur 131, 111 correspondant à
cet autre contacteur sont pilotés dynamiquement pour appliquer aux bobines 102, 103 et 104 une tension de fréquence et d'amplitude variables et pilotées.
En cas de défaillance d'un bus, par exemple au niveau d'un interrupteur de l'onduleur qui est commandé de façon dynamique, la machine est reconfigurée par la commande pour adopter un autre mode de fonctionnement lui permettant de délivrer un couple mécanique malgré cette défaillance.
Dans cet autre mode de fonctionnement la machine peut être alimentée par les deux onduleurs, ou par un seul onduleur.
En cas de défaillance due à un interrupteur bloqué
dans un état ouvert, on peut ainsi fermer ou maintenir fermés les deux contacteurs 136 et 137, inhiber les interrupteurs des bras connectés à la phase portant l'interrupteur défectueux pour les ouvrir, ce qui annule le courant dans cette phase.
En imposant aux courants des deux phases restantes des formes d'onde appropriées, on peut générer le couple voulu tout en minimisant les pertes Joule. Dans ce cas, les formes d'ondes sont déduites de la forme des forces électromotrices à vide, de la position du rotor et du couple constant souhaité, de manière à contrôler l'intensité du courant injecté dans les phases valides.
Il faut noter que cette reconfiguration permet aussi de contrecarrer un défaut de phase au niveau de la machine synchrone, c'est à dire une défaillance due à la rupture de l'un de ses bobinages conduisant à l'annulation du courant dans une phase de la machine électrique.
5 Lorsqu'on décide d'alimenter la machine par un seul onduleur lorsqu'un interrupteur est détecté défaillant, on configure la machine en étoile, plusieurs situations pouvant être distinguées.
Par exemple, si l'interrupteur 132a du second
cet autre contacteur sont pilotés dynamiquement pour appliquer aux bobines 102, 103 et 104 une tension de fréquence et d'amplitude variables et pilotées.
En cas de défaillance d'un bus, par exemple au niveau d'un interrupteur de l'onduleur qui est commandé de façon dynamique, la machine est reconfigurée par la commande pour adopter un autre mode de fonctionnement lui permettant de délivrer un couple mécanique malgré cette défaillance.
Dans cet autre mode de fonctionnement la machine peut être alimentée par les deux onduleurs, ou par un seul onduleur.
En cas de défaillance due à un interrupteur bloqué
dans un état ouvert, on peut ainsi fermer ou maintenir fermés les deux contacteurs 136 et 137, inhiber les interrupteurs des bras connectés à la phase portant l'interrupteur défectueux pour les ouvrir, ce qui annule le courant dans cette phase.
En imposant aux courants des deux phases restantes des formes d'onde appropriées, on peut générer le couple voulu tout en minimisant les pertes Joule. Dans ce cas, les formes d'ondes sont déduites de la forme des forces électromotrices à vide, de la position du rotor et du couple constant souhaité, de manière à contrôler l'intensité du courant injecté dans les phases valides.
Il faut noter que cette reconfiguration permet aussi de contrecarrer un défaut de phase au niveau de la machine synchrone, c'est à dire une défaillance due à la rupture de l'un de ses bobinages conduisant à l'annulation du courant dans une phase de la machine électrique.
5 Lorsqu'on décide d'alimenter la machine par un seul onduleur lorsqu'un interrupteur est détecté défaillant, on configure la machine en étoile, plusieurs situations pouvant être distinguées.
Par exemple, si l'interrupteur 132a du second
10 onduleur 131 se bloque dans un état ouvert, alors le contacteur 137 est piloté en ouverture pour déconnecter l'ensemble du second bus 107 du réseau électrique triphasé, et les interrupteurs 132b, 133b et 134b sont pilotés pour être continûment fermés.
Si l'interrupteur 132a se bloque dans un état fermé, alors le contacteur 137 est piloté en ouverture pour déconnecter le second bus 107, et les interrupteurs 133a, 134a sont pilotés pour être continûment fermés.
Dans une situation comme dans l'autre, les bobinages 102, 103 et 104 de la machine 101 sont configurés en étoile. Le premier contacteur 136 est quant à lui maintenu fermé, pour alimenter la machine 101 via le premier bus 106. Le premier onduleur 111 est alors piloté pour appliquer à ces bobinages des tensions ayant une fréquence et une amplitude conditionnées par l'asservissement.
Ainsi, grâce à la possibilité de déconnecter complètement un bus du réseau d'alimentation, les connexions entre les deux bus se font uniquement via la machine électrique. La machine est alors reconfigurée en étoile, en ayant son noeud central à un potentiel flottant puisqu'il est complètement déconnecté du réseau. La somme des courants traversant les bobinages de la machine est alors nulle, ce qui donne lieu à un fonctionnement nominal de cette machine permettant en particulier de contrôler l'intensité'du courant injecté dans celle-ci.
Si l'interrupteur 132a se bloque dans un état fermé, alors le contacteur 137 est piloté en ouverture pour déconnecter le second bus 107, et les interrupteurs 133a, 134a sont pilotés pour être continûment fermés.
Dans une situation comme dans l'autre, les bobinages 102, 103 et 104 de la machine 101 sont configurés en étoile. Le premier contacteur 136 est quant à lui maintenu fermé, pour alimenter la machine 101 via le premier bus 106. Le premier onduleur 111 est alors piloté pour appliquer à ces bobinages des tensions ayant une fréquence et une amplitude conditionnées par l'asservissement.
Ainsi, grâce à la possibilité de déconnecter complètement un bus du réseau d'alimentation, les connexions entre les deux bus se font uniquement via la machine électrique. La machine est alors reconfigurée en étoile, en ayant son noeud central à un potentiel flottant puisqu'il est complètement déconnecté du réseau. La somme des courants traversant les bobinages de la machine est alors nulle, ce qui donne lieu à un fonctionnement nominal de cette machine permettant en particulier de contrôler l'intensité'du courant injecté dans celle-ci.
11 La détection de défauts est assurée par mesure du sens du courant traversant l'une ou l'autre des phases de la machine synchrone et en mesurant le potentiel à l'une de ces phases.
Avantageusement, l'actionneur est équipé de moyens supplémentaires de reconfiguration, comme dans la variante que constitue l'actionneur 200 de la figure 2.
Cet actionneur 200 comporte tous les organes de celui de la figure 1, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 100 mais augmentées de la valeur cent.
Additionnellement, cet actionneur 200 comporte un premier interrupteur triple commandé 271 qui est relié à
chaque bras 212, 213, 214 du premier onduleur 211, et un second interrupteur triple 272 qui est relié à chaque bras 232, 233 et 234 du second onduleur 231. Ces composants 271 et 272 sont avantageusement de type contacteurs ou statiques bidirectionnels normalement fermés.
L'interrupteur 271 peut occuper une position ouverte, comme dans la figure 2, dans laquelle les trois bras du premier onduleur sont isolés l'un de l'autre, lorsque ce premier onduleur alimente la machine 201. Il peut également occuper une position fermée, dans laquelle il relie les uns aux autres les trois bras 212, 213 et 214, pour configurer les trois bobinages 202, 203 et 204 en étoile, sans devoir piloter les interrupteurs commandés du premier onduleur.
Cet interrupteur triple 271 est avantageusement couplé au contacteur 236 de déconnexion du premier bus 206, de telle manière que lorsque ce contacteur 236 de connexion du premier bus 206 est fermé, l'interrupteur triple 271 est ouvert, et réciproquement. Ainsi, une ouverture du contacteur 236, provoque la fermeture de l'interrupteur triple 271, ce qui a pour effet d'isoler électriquement l'ensemble du premier bus, et de configurer en étoile les
Avantageusement, l'actionneur est équipé de moyens supplémentaires de reconfiguration, comme dans la variante que constitue l'actionneur 200 de la figure 2.
Cet actionneur 200 comporte tous les organes de celui de la figure 1, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 100 mais augmentées de la valeur cent.
Additionnellement, cet actionneur 200 comporte un premier interrupteur triple commandé 271 qui est relié à
chaque bras 212, 213, 214 du premier onduleur 211, et un second interrupteur triple 272 qui est relié à chaque bras 232, 233 et 234 du second onduleur 231. Ces composants 271 et 272 sont avantageusement de type contacteurs ou statiques bidirectionnels normalement fermés.
L'interrupteur 271 peut occuper une position ouverte, comme dans la figure 2, dans laquelle les trois bras du premier onduleur sont isolés l'un de l'autre, lorsque ce premier onduleur alimente la machine 201. Il peut également occuper une position fermée, dans laquelle il relie les uns aux autres les trois bras 212, 213 et 214, pour configurer les trois bobinages 202, 203 et 204 en étoile, sans devoir piloter les interrupteurs commandés du premier onduleur.
Cet interrupteur triple 271 est avantageusement couplé au contacteur 236 de déconnexion du premier bus 206, de telle manière que lorsque ce contacteur 236 de connexion du premier bus 206 est fermé, l'interrupteur triple 271 est ouvert, et réciproquement. Ainsi, une ouverture du contacteur 236, provoque la fermeture de l'interrupteur triple 271, ce qui a pour effet d'isoler électriquement l'ensemble du premier bus, et de configurer en étoile les
12 bobinages de la machine 201, en inhibant (bloquant) les transistors du premier onduleur 211.
Le second interrupteur triple 272 maintient les bras 232, 233 et 234 isolés les uns des autres lorsqu'il est ouvert, et il les relie les uns aux autres lorsqu'il est fermé, afin de configurer la machine 201 en étoile. Il est avantageusement couplé au second contacteur 237, selon un couplage analogue à celui du premier interrupteur triple.
Cette variante de la figure 2 améliore encore la disponibilité de l'actionneur, car elle permet de configurer la machine en étoile avec un noeud central, y compris lorsque cette reconfiguration ne peut être obtenue en pilotant l'onduleur défectueux. Une telle situation peut par exemple se présenter lorsque deux interrupteurs d'un même bras de l'onduleur sont bloqués en position ouverte.
Selon un second mode de réalisation, l'actionneur qui est représenté en figure 3 sous la référence 300, est alimenté par deux réseaux électriques triphasés distincts.
Cet actionneur 300 comporte tous les organes de l'actionneur 100 de la figure 1, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 100 augmentées de la valeur deux cent.
L'actionneur 300 comporte en entrée deux organes de raccordement, repérés par 343 et 344 et situés respectivement au niveau de son premier bus 306 et de son second bus 307, auxquels sont branchés respectivement un premier et un second réseau d'alimentation électrique triphasés, repérés par 346 et 347.
Le premier contacteur 336 relie le redresseur 308 du premier bus 306 au premier organe de raccordement 343, le second contacteur 337 reliant le redresseur 328 du second bus 307 au second organe de raccordement 344. Le premier bus 306 est ainsi alimenté par le premier réseau électrique triphasé 346, et le second bus 307 est alimenté par le second réseau électrique triphasé 347.
Le second interrupteur triple 272 maintient les bras 232, 233 et 234 isolés les uns des autres lorsqu'il est ouvert, et il les relie les uns aux autres lorsqu'il est fermé, afin de configurer la machine 201 en étoile. Il est avantageusement couplé au second contacteur 237, selon un couplage analogue à celui du premier interrupteur triple.
Cette variante de la figure 2 améliore encore la disponibilité de l'actionneur, car elle permet de configurer la machine en étoile avec un noeud central, y compris lorsque cette reconfiguration ne peut être obtenue en pilotant l'onduleur défectueux. Une telle situation peut par exemple se présenter lorsque deux interrupteurs d'un même bras de l'onduleur sont bloqués en position ouverte.
Selon un second mode de réalisation, l'actionneur qui est représenté en figure 3 sous la référence 300, est alimenté par deux réseaux électriques triphasés distincts.
Cet actionneur 300 comporte tous les organes de l'actionneur 100 de la figure 1, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 100 augmentées de la valeur deux cent.
L'actionneur 300 comporte en entrée deux organes de raccordement, repérés par 343 et 344 et situés respectivement au niveau de son premier bus 306 et de son second bus 307, auxquels sont branchés respectivement un premier et un second réseau d'alimentation électrique triphasés, repérés par 346 et 347.
Le premier contacteur 336 relie le redresseur 308 du premier bus 306 au premier organe de raccordement 343, le second contacteur 337 reliant le redresseur 328 du second bus 307 au second organe de raccordement 344. Le premier bus 306 est ainsi alimenté par le premier réseau électrique triphasé 346, et le second bus 307 est alimenté par le second réseau électrique triphasé 347.
13 Le fonctionnement est similaire à celui de l'actionneur 100 de la figure 1 : en cas de défaut détecté
sur l'un des bus, celui-ci peut être déconnecté et piloté
pour configurer la machine en étoile, avec un noeud à
potentiel nul, cette machine étant alors alimentée par l'autre onduleur, non défectueux.
Dans la figure 4, on a représenté un actionneur 400 qui est une variante de l'actionneur de la figure 3. Il comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, augmentées de la valeur cent.
Cet actionneur 400 de la figure 4 est une variante du même type que celle de l'actionneur 200 de la figure 2.
Il comprend lui aussi un premier et un second interrupteur triple, 471 et 472, connectés respectivement au premier et au second bus 406 et 407, et couplés respectivement aux contacteurs 436 et 437 associés à ces bus.
Comme dans le cas de la figure 2, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases de la machine 401 en étoile, sans devoir piloter ni le premier ni le second onduleur.
Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, l'actionneur est alimenté par un premier et un second réseau électrique triphasés, tout en comprenant des moyens permettant d'alimenter chacun de ses deux bus soit avec l'un soit avec l'autre de ces réseaux.
Cet actionneur 500 qui est représenté en figure 5 a une structure générale du même type que celle de l'actionneur 300 de la figure 3. Il comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, mais augmentées de la valeur deux cent.
Cet autre actionneur comporte deux organes de raccordement en entrée 543, 544, qui sont reliés aux deux
sur l'un des bus, celui-ci peut être déconnecté et piloté
pour configurer la machine en étoile, avec un noeud à
potentiel nul, cette machine étant alors alimentée par l'autre onduleur, non défectueux.
Dans la figure 4, on a représenté un actionneur 400 qui est une variante de l'actionneur de la figure 3. Il comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, augmentées de la valeur cent.
Cet actionneur 400 de la figure 4 est une variante du même type que celle de l'actionneur 200 de la figure 2.
Il comprend lui aussi un premier et un second interrupteur triple, 471 et 472, connectés respectivement au premier et au second bus 406 et 407, et couplés respectivement aux contacteurs 436 et 437 associés à ces bus.
Comme dans le cas de la figure 2, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases de la machine 401 en étoile, sans devoir piloter ni le premier ni le second onduleur.
Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, l'actionneur est alimenté par un premier et un second réseau électrique triphasés, tout en comprenant des moyens permettant d'alimenter chacun de ses deux bus soit avec l'un soit avec l'autre de ces réseaux.
Cet actionneur 500 qui est représenté en figure 5 a une structure générale du même type que celle de l'actionneur 300 de la figure 3. Il comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, mais augmentées de la valeur deux cent.
Cet autre actionneur comporte deux organes de raccordement en entrée 543, 544, qui sont reliés aux deux
14 réseaux triphasés 546 et 547. Les deux contacteurs 536 et 537, connectés respectivement au premier et au second redresseur, sont reliés aux deux organes de raccordement 543, 544 par l'intermédiaire d'un commutateur à deux positions additionnel, repéré par 539, et qui est piloté
par l'unité de commande 538. Ce commutateur 539 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
Ce commutateur peut occuper soit une première position, comme dans la figure 5, dans laquelle il relie électriquement le premier organe de raccordement 543 au premier contacteur 536, soit une seconde position dans laquelle il relie électriquement le second organe de raccordement 544 au second contacteur 537.
En fonctionnement normal, le commutateur 539 peut occuper la première position : le premier contacteur 536 est alors fermé, et le second contacteur 537 est ouvert, les interrupteurs du second onduleur étant pilotés pour configurer les bobinages de la machine en étoile. La machine 501 est alors configurée en étoile en étant alimentée depuis le premier réseau électrique triphasé 546, via le premier bus 506.
Partant de cette situation, en cas d'apparition d'un défaut sur le premier bus 506, le premier contacteur 536 est ouvert et le premier onduleur est piloté pour fermer ses interrupteurs, puis le second contacteur 537 est fermé.
La machine est ainsi à nouveau configurée en étoile en étant alimentée depuis le premier réseau triphasé 546, mais via son second bus 507.
Si maintenant, dans cette situation, un défaut intervient sur le premier réseau d'alimentation 546, le commutateur 539 est basculé vers sa seconde position, ce qui permet d'alimenter la machine depuis le second réseau triphasé 547, via le second bus 507.
D'autres modes de fonctionnement normal sont également possibles. Les deux contacteurs 536 et 537 peuvent être fermés de manière à alimenter la machine via les deux onduleurs. Le commutateur 539 permet alors de connecter l'actionneur soit au réseau 546, soit au réseau 547.
5 En cas de défaut d'un réseau, le commutateur 539 permet de connecteur l'actionneur à l'autre réseau. En cas de défaut d'un onduleur, le contacteur 536 ou 537 associé à
l'onduleur défectueux est ouvert et l'onduleur défectueux est piloté pour configurer les bobines de la machine 10 électrique en étoile. Dans ce cas, la machine est alimentée par l'un des deux réseaux sélectionné en positionnant le commutateur 539, et via l'onduleur non défectueux en fermant le contacteur 536, 537 qui lui est associé.
En variante, l'actionneur est pourvu d'interrupteurs
par l'unité de commande 538. Ce commutateur 539 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
Ce commutateur peut occuper soit une première position, comme dans la figure 5, dans laquelle il relie électriquement le premier organe de raccordement 543 au premier contacteur 536, soit une seconde position dans laquelle il relie électriquement le second organe de raccordement 544 au second contacteur 537.
En fonctionnement normal, le commutateur 539 peut occuper la première position : le premier contacteur 536 est alors fermé, et le second contacteur 537 est ouvert, les interrupteurs du second onduleur étant pilotés pour configurer les bobinages de la machine en étoile. La machine 501 est alors configurée en étoile en étant alimentée depuis le premier réseau électrique triphasé 546, via le premier bus 506.
Partant de cette situation, en cas d'apparition d'un défaut sur le premier bus 506, le premier contacteur 536 est ouvert et le premier onduleur est piloté pour fermer ses interrupteurs, puis le second contacteur 537 est fermé.
La machine est ainsi à nouveau configurée en étoile en étant alimentée depuis le premier réseau triphasé 546, mais via son second bus 507.
Si maintenant, dans cette situation, un défaut intervient sur le premier réseau d'alimentation 546, le commutateur 539 est basculé vers sa seconde position, ce qui permet d'alimenter la machine depuis le second réseau triphasé 547, via le second bus 507.
D'autres modes de fonctionnement normal sont également possibles. Les deux contacteurs 536 et 537 peuvent être fermés de manière à alimenter la machine via les deux onduleurs. Le commutateur 539 permet alors de connecter l'actionneur soit au réseau 546, soit au réseau 547.
5 En cas de défaut d'un réseau, le commutateur 539 permet de connecteur l'actionneur à l'autre réseau. En cas de défaut d'un onduleur, le contacteur 536 ou 537 associé à
l'onduleur défectueux est ouvert et l'onduleur défectueux est piloté pour configurer les bobines de la machine 10 électrique en étoile. Dans ce cas, la machine est alimentée par l'un des deux réseaux sélectionné en positionnant le commutateur 539, et via l'onduleur non défectueux en fermant le contacteur 536, 537 qui lui est associé.
En variante, l'actionneur est pourvu d'interrupteurs
15 triples additionnels pour assurer une mise en étoile sans devoir intervenir ni sur le premier ni sur le second onduleur.
Cette variante correspond à l'actionneur 600 de la figure 6. Cet actionneur 600 comporte tous les organes de l'actionneur 500 de la figure 5, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 500, augmentées de la valeur cent.
Cet actionneur 600 de la figure 6 est une variante du même type que les variantes 200 et 400 des figures 2 et 4. Il comprend lui aussi un premier et un second interrupteurs triples, 671 et 672, connectés respectivement au premier et au second bus 606 et 607, et couplés respectivement aux contacteurs 636 et 637 de ces bus.
Comme dans les cas des actionneurs 200 et 400, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases de la machine 601 en étoile, sans devoir piloter ni le premier ni le second onduleur.
Selon un quatrième mode de réalisation correspondant à l'actionneur 700 de la figure 7, l'actionneur est alimenté par un premier et un second réseau électrique
Cette variante correspond à l'actionneur 600 de la figure 6. Cet actionneur 600 comporte tous les organes de l'actionneur 500 de la figure 5, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 500, augmentées de la valeur cent.
Cet actionneur 600 de la figure 6 est une variante du même type que les variantes 200 et 400 des figures 2 et 4. Il comprend lui aussi un premier et un second interrupteurs triples, 671 et 672, connectés respectivement au premier et au second bus 606 et 607, et couplés respectivement aux contacteurs 636 et 637 de ces bus.
Comme dans les cas des actionneurs 200 et 400, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases de la machine 601 en étoile, sans devoir piloter ni le premier ni le second onduleur.
Selon un quatrième mode de réalisation correspondant à l'actionneur 700 de la figure 7, l'actionneur est alimenté par un premier et un second réseau électrique
16 triphasés, tout en comprenant deux interrupteurs à trois positions permettant d'alimenter chacun de ses deux onduleurs soit avec l'un soit avec l'autre de ces réseaux.
Cet actionneur 700 a une structure générale du même type que l'actionneur 300 de la figure 3. Cet actionneur 700 comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, augmentées de la valeur quatre cent. Cependant, le premier et le second contacteur, repérés par 736 et 737 sont ici des commutateurs à trois positions, au lieu d'être des interrupteurs commandés simples comme dans l'actionneur 300. Ces composants 736 et 737 sont avantageusement des contacteurs de type 3PDTCO.
Ce commutateur peut occuper une première position, comme dans la figure 7, où il relie le premier contacteur 736 au premier organe de raccordement 743. Il peut occuper une seconde position dans laquelle il relie le contacteur 736 au second organe de raccordement 744, ainsi qu'une troisième position dans laquelle il isole complètement le premier contacteur 736 du réseau électrique.
Ce commutateur est ainsi apte à alimenter le premier bus 706 depuis le premier réseau électrique triphasé 746 lorsqu'il est dans la première position de la figure 7.
Lorsqu'il est dans la seconde position, il alimente ce premier bus 706 depuis le second réseau électrique triphasé
747. Lorsqu'il est dans la troisième position, le premier bus est déconnecté des deux réseaux électriques 746 et 747.
Le second commutateur qui a la même structure générale est ainsi lui aussi capable d'alimenter le second bus, depuis le premier ou depuis le second réseau, ou de le déconnecter de ces réseaux.
Cet actionneur 700 possède les mêmes avantages que l'actionneur 500 puisqu'il peut être piloté pour alimenter électriquement chaque bus 706, 707, soit depuis le premier
Cet actionneur 700 a une structure générale du même type que l'actionneur 300 de la figure 3. Cet actionneur 700 comporte tous les organes de l'actionneur 300 de la figure 3, ces organes portant des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 300, augmentées de la valeur quatre cent. Cependant, le premier et le second contacteur, repérés par 736 et 737 sont ici des commutateurs à trois positions, au lieu d'être des interrupteurs commandés simples comme dans l'actionneur 300. Ces composants 736 et 737 sont avantageusement des contacteurs de type 3PDTCO.
Ce commutateur peut occuper une première position, comme dans la figure 7, où il relie le premier contacteur 736 au premier organe de raccordement 743. Il peut occuper une seconde position dans laquelle il relie le contacteur 736 au second organe de raccordement 744, ainsi qu'une troisième position dans laquelle il isole complètement le premier contacteur 736 du réseau électrique.
Ce commutateur est ainsi apte à alimenter le premier bus 706 depuis le premier réseau électrique triphasé 746 lorsqu'il est dans la première position de la figure 7.
Lorsqu'il est dans la seconde position, il alimente ce premier bus 706 depuis le second réseau électrique triphasé
747. Lorsqu'il est dans la troisième position, le premier bus est déconnecté des deux réseaux électriques 746 et 747.
Le second commutateur qui a la même structure générale est ainsi lui aussi capable d'alimenter le second bus, depuis le premier ou depuis le second réseau, ou de le déconnecter de ces réseaux.
Cet actionneur 700 possède les mêmes avantages que l'actionneur 500 puisqu'il peut être piloté pour alimenter électriquement chaque bus 706, 707, soit depuis le premier
17 réseau électrique 746, soit depuis le second réseau électrique 747.
Dans une variante correspondant à l'actionneur 800 de la figure 8, l'actionneur est pourvu de deux interrupteurs triples, de façon analogue aux actionneurs 200, 400 et 600 des figures 2, 4, et 6.
Le premier et le second interrupteur triple, 871 et 872, permettent là aussi de reconfigurer la machine en étoile sans devoir agir ni sur le premier ni sur le second onduleur.
Ici, les interrupteurs triples ne sont pas couplés aux contacteurs des bus du fait que ces contacteurs sont des commutateurs à trois positions. Mais l'interrupteur triple et le contacteur associés à chaque bus sont pilotés conjointement par l'unité de commande 838.
Selon un cinquième mode de réalisation représenté en figure 9, l'un des bus de l'actionneur comporte une batterie associée à un commutateur, pour pouvoir soit être rechargée par le réseau d'alimentation électrique triphasé, soit alimenter la machine, selon la position occupée par ce commutateur.
Cet actionneur 900 comporte les mêmes organes que l'actionneur 100 de la figure 1, ces organes portant les mêmes références numériques que pour l'actionneur 100, mais augmentées de la valeur huit-cent. Cependant, c'est une batterie 951 et un interrupteur 952 qui sont interposés entre le redresseur 928 et l'onduleur 931 du second bus 907, au lieu d'un filtre LC comme dans l'actionneur 100.
La batterie de cet actionneur 900 est intégrée à son second bus 907, où elle remplace le filtre LC en étant interposée entre le redresseur 928 et l'onduleur 931. Cette batterie 951 a sa première borne reliée au redresseur 928 et à l'onduleur 931, et sa seconde borne reliée à un commutateur 952 à deux positions.
Ce commutateur 952 peut occuper une première
Dans une variante correspondant à l'actionneur 800 de la figure 8, l'actionneur est pourvu de deux interrupteurs triples, de façon analogue aux actionneurs 200, 400 et 600 des figures 2, 4, et 6.
Le premier et le second interrupteur triple, 871 et 872, permettent là aussi de reconfigurer la machine en étoile sans devoir agir ni sur le premier ni sur le second onduleur.
Ici, les interrupteurs triples ne sont pas couplés aux contacteurs des bus du fait que ces contacteurs sont des commutateurs à trois positions. Mais l'interrupteur triple et le contacteur associés à chaque bus sont pilotés conjointement par l'unité de commande 838.
Selon un cinquième mode de réalisation représenté en figure 9, l'un des bus de l'actionneur comporte une batterie associée à un commutateur, pour pouvoir soit être rechargée par le réseau d'alimentation électrique triphasé, soit alimenter la machine, selon la position occupée par ce commutateur.
Cet actionneur 900 comporte les mêmes organes que l'actionneur 100 de la figure 1, ces organes portant les mêmes références numériques que pour l'actionneur 100, mais augmentées de la valeur huit-cent. Cependant, c'est une batterie 951 et un interrupteur 952 qui sont interposés entre le redresseur 928 et l'onduleur 931 du second bus 907, au lieu d'un filtre LC comme dans l'actionneur 100.
La batterie de cet actionneur 900 est intégrée à son second bus 907, où elle remplace le filtre LC en étant interposée entre le redresseur 928 et l'onduleur 931. Cette batterie 951 a sa première borne reliée au redresseur 928 et à l'onduleur 931, et sa seconde borne reliée à un commutateur 952 à deux positions.
Ce commutateur 952 peut occuper une première
18 position dans laquelle il relie la seconde borne de la batterie au redresseur pour la charger. Il peut occuper une seconde position dans laquelle il relie la seconde borne de la batterie au second onduleur 931, pour alimenter la machine 901 depuis la batterie et via cet onduleur 931.
En fonctionnement normal, les deux contacteurs 936 et 937 peuvent être fermés, et le commutateur 952 placé
dans la première position. La batterie 951 est alors rechargée par le réseau triphasé, le second onduleur 931 étant quant à lui isolé du réseau du fait que le commutateur 952 est dans la première position. Ces composants 936 et 937 sont avantageusement des contacteurs de type 3PDTCO.
Dans ce cas, le second onduleur 931 est piloté pour fermer ses interrupteurs de manière à configurer les phases de la machine 901 en étoile, cette machine étant alimentée par le réseau, via le premier onduleur 911.
En cas de dysfonctionnement du premier bus 906, le premier contacteur 936 est commandé en ouverture, et le premier onduleur 911 est piloté pour configurer les phases de la machine 901 en étoile. Le commutateur 952 est ensuite piloté par l'unité de commande 938 pour passer dans sa seconde position alors que le second onduleur 931 est piloté pour alimenter la machine électrique 901.
Dans cette situation, la machine est donc alimentée depuis la batterie 951, via le second onduleur 931, alors que ses phases sont mises en étoile, avec un noeud central à
potentiel flottant, du fait de l'ouverture du premier contacteur 936 et de la fermeture des interrupteurs du premier onduleur 911.
Dans ce cinquième mode de réalisation, la batterie peut en outre être exploitée en mode régénération : lorsque la machine fonctionne en mode générateur au lieu de moteur, la batterie peut être chargée par la machine au lieu de l'être par le réseau.
En fonctionnement normal, les deux contacteurs 936 et 937 peuvent être fermés, et le commutateur 952 placé
dans la première position. La batterie 951 est alors rechargée par le réseau triphasé, le second onduleur 931 étant quant à lui isolé du réseau du fait que le commutateur 952 est dans la première position. Ces composants 936 et 937 sont avantageusement des contacteurs de type 3PDTCO.
Dans ce cas, le second onduleur 931 est piloté pour fermer ses interrupteurs de manière à configurer les phases de la machine 901 en étoile, cette machine étant alimentée par le réseau, via le premier onduleur 911.
En cas de dysfonctionnement du premier bus 906, le premier contacteur 936 est commandé en ouverture, et le premier onduleur 911 est piloté pour configurer les phases de la machine 901 en étoile. Le commutateur 952 est ensuite piloté par l'unité de commande 938 pour passer dans sa seconde position alors que le second onduleur 931 est piloté pour alimenter la machine électrique 901.
Dans cette situation, la machine est donc alimentée depuis la batterie 951, via le second onduleur 931, alors que ses phases sont mises en étoile, avec un noeud central à
potentiel flottant, du fait de l'ouverture du premier contacteur 936 et de la fermeture des interrupteurs du premier onduleur 911.
Dans ce cinquième mode de réalisation, la batterie peut en outre être exploitée en mode régénération : lorsque la machine fonctionne en mode générateur au lieu de moteur, la batterie peut être chargée par la machine au lieu de l'être par le réseau.
19 La batterie peut aussi être exploitée pour limiter la puissance maximale absorbée par l'actionneur : lorsque l'actionneur n'absorbe sa puissance maximale que ponctuellement, la batterie peut être chargée lorsque cet actionneur absorbe seulement une faible puissance électrique, et elle peut être utilisée lorsque l'actionneur a besoin d'une puissance électrique maximale.
Selon un sixième mode de réalisation représenté en figure 10, l'actionneur est également équipé d'une batterie, mais ses bus sont reliés au réseau d'alimentation non pas par l'intermédiaire de deux contacteur, mais via un unique commutateur à deux positions.
Cet actionneur 1000 comporte les mêmes organes que l'actionneur 900 de la figure 9, qui sont repérés par des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 900, augmentées de la valeur cent. Cependant, c'est ici un commutateur à deux position 1056 qui est interposé entre son organe de raccordement et les bus, au lieu des deux interrupteurs commandés que comporte l'actionneur 900.
Dans cet actionneur 1000, les deux bus sont reliés à
l'unique organe de raccordement 1043 non pas par deux contacteurs indépendants, mais par un commutateur à deux positions repéré par 1056. Ce composant 1056 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
Ce commutateur comporte une première borne reliée au premier redresseur 1008 du premier bus 1006, une deuxième borne reliée au second redresseur 1028 du second bus 1007, et une troisième borne reliée à la borne 1043 d'alimentation du réseau triphasé 1046.
Ce commutateur peut occuper une première position dans laquelle il relie le premier redresseur 1008 à
l'organe de raccordement 1043 pour alimenter la machine électrique 1001 depuis le réseau triphasé 1046 et via le premier bus 1006, par exemple en fonctionnement normal.
Il peut également occuper une seconde position dans laquelle il relie le second redresseur 1028 à l'organe de raccordement 1043. Si le commutateur 1052 de la batterie 1051 est dans sa première position, celle-ci est chargée 5 par le réseau électrique 1046, via le redresseur 1028.
Cette configuration permet notamment d'assurer la charge de la batterie 1051 lorsque l'actionneur n'est pas sollicité.
Le commutateur 1052 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
10 Partant d'une situation de fonctionnement normal, si un défaut est détecté sur le premier bus, le commutateur 1056 est commandé par l'unité 1038 pour passer dans la seconde position, et les interrupteurs du premier onduleur 1011 sont commandés en fermeture, ce qui a pour effet de 15 configurer les phases de la machine 1001 en étoile, avec un noeud central à potentiel flottant.
Le commutateur 1052 peut alors être placé dans sa seconde position par la commande 1038, qui pilote alors aussi le second onduleur pour qu'il alimente la machine
Selon un sixième mode de réalisation représenté en figure 10, l'actionneur est également équipé d'une batterie, mais ses bus sont reliés au réseau d'alimentation non pas par l'intermédiaire de deux contacteur, mais via un unique commutateur à deux positions.
Cet actionneur 1000 comporte les mêmes organes que l'actionneur 900 de la figure 9, qui sont repérés par des références numériques correspondant à celles de l'actionneur 900, augmentées de la valeur cent. Cependant, c'est ici un commutateur à deux position 1056 qui est interposé entre son organe de raccordement et les bus, au lieu des deux interrupteurs commandés que comporte l'actionneur 900.
Dans cet actionneur 1000, les deux bus sont reliés à
l'unique organe de raccordement 1043 non pas par deux contacteurs indépendants, mais par un commutateur à deux positions repéré par 1056. Ce composant 1056 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
Ce commutateur comporte une première borne reliée au premier redresseur 1008 du premier bus 1006, une deuxième borne reliée au second redresseur 1028 du second bus 1007, et une troisième borne reliée à la borne 1043 d'alimentation du réseau triphasé 1046.
Ce commutateur peut occuper une première position dans laquelle il relie le premier redresseur 1008 à
l'organe de raccordement 1043 pour alimenter la machine électrique 1001 depuis le réseau triphasé 1046 et via le premier bus 1006, par exemple en fonctionnement normal.
Il peut également occuper une seconde position dans laquelle il relie le second redresseur 1028 à l'organe de raccordement 1043. Si le commutateur 1052 de la batterie 1051 est dans sa première position, celle-ci est chargée 5 par le réseau électrique 1046, via le redresseur 1028.
Cette configuration permet notamment d'assurer la charge de la batterie 1051 lorsque l'actionneur n'est pas sollicité.
Le commutateur 1052 est avantageusement un contacteur de type 3PDTCO.
10 Partant d'une situation de fonctionnement normal, si un défaut est détecté sur le premier bus, le commutateur 1056 est commandé par l'unité 1038 pour passer dans la seconde position, et les interrupteurs du premier onduleur 1011 sont commandés en fermeture, ce qui a pour effet de 15 configurer les phases de la machine 1001 en étoile, avec un noeud central à potentiel flottant.
Le commutateur 1052 peut alors être placé dans sa seconde position par la commande 1038, qui pilote alors aussi le second onduleur pour qu'il alimente la machine
20 électrique 1001, qui est ainsi alimentée depuis la batterie.
Dans ce sixième mode de réalisation, la batterie peut aussi être exploitée en mode régénération, de façon analogue au cinquième mode de réalisation. Elle permet également de limiter la puissance maximale demandée par l'actionneur aux réseaux d'alimentation.
Dans la figure 11, on a représenté une variante de l'actionneur 1000 de la figure 10. Cet actionneur 1100 est une variante du même type que celles des figures 4, 6 8 et 10. L'actionneur est là aussi pourvu d'un premier et d'un second interrupteurs triples, 1171 et 1172, connectés respectivement à son premier et à son second bus 1106 et 1107.
Comme dans le cas des figures 2, 4, 6 et 8, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases
Dans ce sixième mode de réalisation, la batterie peut aussi être exploitée en mode régénération, de façon analogue au cinquième mode de réalisation. Elle permet également de limiter la puissance maximale demandée par l'actionneur aux réseaux d'alimentation.
Dans la figure 11, on a représenté une variante de l'actionneur 1000 de la figure 10. Cet actionneur 1100 est une variante du même type que celles des figures 4, 6 8 et 10. L'actionneur est là aussi pourvu d'un premier et d'un second interrupteurs triples, 1171 et 1172, connectés respectivement à son premier et à son second bus 1106 et 1107.
Comme dans le cas des figures 2, 4, 6 et 8, ces interrupteurs triples permettent de reconfigurer les phases
21 de la machine 1101 en étoile, sans devoir piloter ni le premier ni le second onduleur. Mais ces interrupteurs triples sont ici indépendants, c'est à dire pilotés directement par l'unité de commande 1138.
Dans cette variante, la batterie peut aussi être exploitée en mode régénération, de façon analogue au cinquième et au sixième mode de réalisation. Elle permet également de limiter la puissance maximale demandée par l'actionneur aux réseaux d'alimentation.
On notera que dans le cinquième et le sixième mode de réalisation ainsi que dans cette dernière variante, la batterie peut aussi être chargée à travers la machine et l'onduleur associé à cette batterie, aussi bien avec la machine à l'arrêt qu'en rotation, ce qui permet de se passer d'un redresseur.
D'autre part, dans le cinquième et le sixième mode de réalisation et sa variante, l'actionneur est équipé
d'une batterie électrique, mais il peut aussi bien s'agir d'un supercondensateur ou autre. D'une façon plus générale, tout organe de stockage électrique peut être utilisé dans ce cadre.
Il faut encore noter que l'invention qui a été
présentée dans le cadre d'actionneurs pourvus de machines électriques synchrones s'applique aussi bien aux actionneurs pourvus de machines électriques asynchrones.
D'une façon générale, l'invention s'applique aux actionneurs à machines électriques polyphasées pouvant être alimentées par deux convertisseurs permettant de réaliser une architecture d'alimentation de type série avec deux voies de connexion à une même source électrique ou à deux sources électriques distinctes.
Le ou les réseaux électriques d'alimentation peuvent être du type alternatif triphasé, comme dans le cas des exemples qui ont été décrits, mais ces réseaux peuvent aussi être du type alternatif monophasé ou autre, les
Dans cette variante, la batterie peut aussi être exploitée en mode régénération, de façon analogue au cinquième et au sixième mode de réalisation. Elle permet également de limiter la puissance maximale demandée par l'actionneur aux réseaux d'alimentation.
On notera que dans le cinquième et le sixième mode de réalisation ainsi que dans cette dernière variante, la batterie peut aussi être chargée à travers la machine et l'onduleur associé à cette batterie, aussi bien avec la machine à l'arrêt qu'en rotation, ce qui permet de se passer d'un redresseur.
D'autre part, dans le cinquième et le sixième mode de réalisation et sa variante, l'actionneur est équipé
d'une batterie électrique, mais il peut aussi bien s'agir d'un supercondensateur ou autre. D'une façon plus générale, tout organe de stockage électrique peut être utilisé dans ce cadre.
Il faut encore noter que l'invention qui a été
présentée dans le cadre d'actionneurs pourvus de machines électriques synchrones s'applique aussi bien aux actionneurs pourvus de machines électriques asynchrones.
D'une façon générale, l'invention s'applique aux actionneurs à machines électriques polyphasées pouvant être alimentées par deux convertisseurs permettant de réaliser une architecture d'alimentation de type série avec deux voies de connexion à une même source électrique ou à deux sources électriques distinctes.
Le ou les réseaux électriques d'alimentation peuvent être du type alternatif triphasé, comme dans le cas des exemples qui ont été décrits, mais ces réseaux peuvent aussi être du type alternatif monophasé ou autre, les
22 redresseurs pouvant quant à eux être des redresseurs simples à diode ou bien des redresseurs commandés, comme dans les exemples qui ont été décrits.
Enfin, les réseaux d'alimentation électrique peuvent également être des réseaux à courant continus, auquel cas, les bus n'ont pas à être équipés de redresseurs.
Enfin, les réseaux d'alimentation électrique peuvent également être des réseaux à courant continus, auquel cas, les bus n'ont pas à être équipés de redresseurs.
Claims (7)
1. Actionneur électrique (100-1100), comportant une machine électrique polyphasée (101-1101), au moins un organe de raccordement (143-1143, 344-844) à un réseau d'alimentation électrique (146-1146, 347-847), un premier et un second bus (106-1106, 107-1107) montés en parallèle entre la machine (101-1101) et chaque organe de raccordement (143-1143, 344-844), le premier et le second bus (106-1106, 107-1107) comportant respectivement un premier et un second onduleur (111-1111, 131-1131) pour piloter cette machine (101-1101) en fréquence, chaque onduleur (111-1111, 131-1131) comportant plusieurs bras pourvus chacun de deux interrupteurs commandés, chaque phase de la machine (101-1101) étant reliée aux deux interrupteurs d'un bras du premier onduleur (111-1111) d'une part, et aux deux interrupteurs d'un bras du second onduleur (131-1131) d'autre part, ainsi que des moyens commandés de connexion et de déconnexion interposés entre les bus (106-1106, 107-1107) et chaque organe de raccordement.
2. Actionneur (100, 200) selon la revendication 1, dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion (143, 243) comportent un premier contacteur (136, 236) interposé entre un organe de raccordement (143, 243) à un réseau unique et le premier bus (106, 206), ainsi qu'un second contacteur (137, 237) interposé entre ce même organe de raccordement (143, 243) et le second bus (107, 207).
3. Actionneur (300-800) selon la revendication 1, comportant un premier et un second organe de raccordement (343-843, 344-844) pour alimenter l'actionneur depuis deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur (336-836) reliant le premier bus (306-806) au premier organe de raccordement (343-843) et un second contacteur (337-837) reliant le second bus (307-807) au second organe de raccordement (344-844).
4. Actionneur (500-600) selon la revendication 1, comportant un premier et un second organe de raccordement (543-643, 544-644) pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens commandés de connexion et de déconnexion comprennent un premier contacteur (536-636) relié au premier bus (506-606), un second contacteur (537-637) relié au second bus (507-607), et un commutateur à deux positions (539-639), pour relier le premier et le second contacteur (536-636, 537-637), soit au premier organe de raccordement (543-643), soit au second organe de raccordement (544-644).
5. Actionneur (700-800) selon la revendication 1, comportant un premier et un second organe de raccordement (743-843, 744-844) pour alimenter cet actionneur avec deux réseaux d'alimentation distincts, et dans lequel les moyens de connexion et de déconnexion commandés comprennent un premier commutateur à trois positions (736-836), relié au premier bus (706-806) ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement (743-843, 744-844), et un second commutateur à trois positions (737-837) relié au second bus (707-807) ainsi qu'au premier et au second organe de raccordement (743-843, 744-844).
6. Actionneur (900-1100) selon la revendication 1 ou 6, comportant un organe de stockage électrique (951-1151) et un commutateur à deux positions (952-1152) qui sont interposés entre l'organe de raccordement (943-1143) et l'onduleur (931-1131) de l'un des bus (907-1107), cet organe de stockage électrique (951-1151) ayant une borne reliée à l'organe de raccordement (943-1143) et à
l'onduleur (931-1131) et une borne reliée à l'interrupteur à deux positions (952-1152) pour être connectée soit à
l'organe de raccordement (943-1143) afin d'être rechargée, soit à l'onduleur (931-1131) afin de l'alimenter ou de se charger.
l'onduleur (931-1131) et une borne reliée à l'interrupteur à deux positions (952-1152) pour être connectée soit à
l'organe de raccordement (943-1143) afin d'être rechargée, soit à l'onduleur (931-1131) afin de l'alimenter ou de se charger.
7. Actionneur (200, 400, 600, 800, 1100) selon l'une des revendications précédentes, comportant un interrupteur multiple (271-1171, 272-1172) relié aux deux interrupteurs de chaque bras de l'un des onduleurs, cet interrupteur (271-1171, 272-1172) pouvant occuper une position ouverte dans laquelle ces bras sont isolés les uns des autres ou une position fermée dans laquelle ces bras sont électriquement reliés les uns aux autres.
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