FR2533377A1 - Entrainement par moteur asynchrone - Google Patents

Abstract

L'ENTRAINEMENT PAR MOTEUR ASYNCHRONE COMPREND, MONTES EN SERIE, UN SELECTEUR 1 DE CONSIGNE POUR LE COURANT STATORIQUE ACTIF DU MOTEUR ASYNCHRONE A CAGE, UN CONVERTISSEUR 2 DE COORDONNEES, UN MODULE 3 DE REDRESSEUR A SENSIBILITE DE PHASE ET UNE SOURCE REGLABLE 4 DE COURANT, RACCORDEE AUX ENROULEMENTS STATORIQUES DU MOTEUR ASYNCHRONE 5. LA SORTIE DU SELECTEUR 1 DE CONSIGNE POUR LE COURANT STATORIQUE ACTIF EST RACCORDEE A L'ENTREE 7 D'UN FORMEUR 8 DE FREQUENCE DES COURANTS ROTORIQUES, QUI EST RACCORDE PAR SA SORTIE A L'ENTREE 9 D'UN FORMEUR 10 DE SIGNAUX DE REFERENCE, DONT LA SECONDE ENTREE 11 EST RACCORDEE A LA SORTIE D'UN SELECTEUR 12 DE CONSIGNE POUR LES FREQUENCES DE REFERENCE. L'ENTRAINEMENT COMPREND AUSSI UN MULTIPLICATEUR 18 DE VITESSE ANGULAIRE DU ROTOR, RACCORDE PAR SES ENTREES 19, 20 AU CAPTEUR 6 D'ANGLE DE ROTATION DU ROTOR ET AU SELECTEUR 12 DE CONSIGNE POUR LES FREQUENCES DE REFERENCE, ET PAR SA SORTIE, A L'ENTREE 21 DU FORMEUR 10 DE SIGNAUX DE REFERENCE. DANS CE MONTAGE, LES SORTIES DU FORMEUR 10 SONT RACCORDEES AUX ENTREES 22, 23 DU CONVERTISSEUR 2 DE COORDONNEES.,008.UNE SORTIE 41 DU DEUXIEME INTEGRATEUR, UNE SORTIE Q DE CE CIRCUIT QUANTIFICATEUR FOURNISSANT LE SIGNAL CODE SP, CARACTERISE EN CE QUE LES INTEGRATEURS ET SOMMATEURS SONT CONSTITUES PAR CIRCUITS COMPRENANT DES AMPLIFICATEURS OPERATIONNELS 30, 40 ET DES MONTAGES 35, 36, 45, 46 A CAPACITES COMMUTEES. APPLICATIONS A UNE VOIE DE TRANSMISSION DE TYPE MIC, A LA MESURE DE TENSIONS CONTINUES, AU CODAGE ANALOGIQUE NUMERIQUE.

Description

ENTRAINEMENT PAR MOTEUR ASYNCHRONE
La présente invention concerne les entraínements par moteur asynchrone à cage.

Les entraínements par moteur asynchrone sont utilisés pour le déplacement des organes actifs dans les machines-outils de grande précision à commande numerique pour l'usinage des métaux. Ils peuvent etre employés pour les deplacements rapides et precis.sous des charges quelconques, dans une plage étendue de vitesses de rotation du moteur asynchrone.

Les entraînements par moteurs asynchrones existant à l'heure actuelle ont une vitesse et une précision de production du couple à ltarbre insuffisamment élevées.

Il s'ensuit au'ils exécutent avec une vitesse et une précision insuffisantes les déplacements des organes actifs des machines-outils a commande numérique pour l'usinage des métaux.

On connalt un entralnement par moteur asynchrone (cf., par exemple, "Dispositi@s et éléments des systèmes de régulation et commande automatiques" sous la di- rection de V.V. Solodovnikov, livre 3, "Dispositifs d'exécution et servomécanismes", "Machinostroenie",
Moscou, 1976, p. 266 à 271), comprenant un capteur d'an- gle de rotation du rotor du moteur asynchrone, les enroulements statoriques du moteur étant relies electrique- ment, via une source de courant réglable, aux sorties d'un module de redresseurs a sensibilité de phases dont les entrées d'amplitude sont reliées électriquement a des sélecteurs de consigne pour les courant statoriques reactif et actif, et dont les entrées de signaux de ré- Sérence sont raccordées aux sorties d'une source de tensions polgphasées, faisant office de formeur de signaux de référence. Les signaux issus des sélecteurs de con signe pour les courants statoriques actif et réactif parcourent le circuit d'excitation du capteur d'angle de rotation du rotor du moteur asynchrone et attaquent les entres d'amplitude du module de redresseurs à sensibilité de phase. Le circuit d'excitation du capteur d'angle de rotation du rotor a une constante de temps le valeur assez grande.Ceci provoque un retard des signaux provenant des sélecteurs de consigne pour les courants statoriques actif et réactif, prédétermine une vitesse de réponse relativement peu élevée de l'entraínement et conditionne une précision insufisamment élevée des delacemerlts des organes actifs dans les machinesoutils à métaux aux régimes transitoires et dynamiques.

On connut un entralnement par moteur asynchrone comprenant, associés en série, un sélecteur de consigne pour le courant statorique actif du moteur asynchrone à cage, un convertisseur de coordonnées, un module de redresseurs à sensibilité de phase et une source réglable de courant, raccordée aux enroulements statoriques du moteur asynchrone, un capteur-d'angle de rotation du rotor, relié électriquement au module de redresseurs à sensibilité de phase, la sortie du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif étant raccordée à l'ent- rée de commande dtun formeur de fréquence des courants rotoriques, dont la sortie est raccordée à l'entrée d'un formeur de signaux de référence, raccordé par sa seconde entrée à la sortie du selecteur de consigne pour la fré- quence de référence, et par sa sortie, au module de redresseurs à sensibilité de phase (cE., par exemple, demande de R.B.A. n P 30 36 760.3).

Le signal du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif attaque l'entrée d'amplitude du convertisseur de coordonnees, dont les entrees de signaux de référence sont attaquées par les signaux issus du captour d'angle de rotation du rotor. Le convertisseur de coordonnées élabore a sa sortie un signal dont la valeur est déterminée par la valeur du signal du sélecteur de consigne pour le jurant statorique actif, attaquant les entrées d'amplitude du module de redresseurs à sen sibllité de phase.Les signaux issus du module de redresseurs å sensibilité de phase, dont la valeur est déterminée par la valeur du signal fourni par le sélectour de consigne pour le courant statorique actif, sont
convertis en courant dans les enroulements statoriques du moteur asynchrone à laide de la source reglable de courant. lie signal du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif attaque aussi l'entrée de commande du formeur de fréquence des courants rotoriques, dont la sortie est reliée électriquement aux entrees de signaux de référence du module de redresseurs a sensibilité de phase.

Dans l'entraínement indiqué, la pulsation des -sig- naux aux sorties du module de redresseurs sensibles à la, phase est égale à somme de la vitesse angulaire du rotor et de la pulsation des courants rotorique du moteur asynchrone. Le moteur produit alors un couple à lwarbre dont la valeur est proportionnelle à la valeur du signal four- ni par le sélecteur de consigne pour Le: courant státorique actif.

Dans l'entraínement indiqué, la valeur du couple a l'arbre dépend de la vitesse angulaire du rotor du m-o- teur asynchrone. Cela est déterminé par la dépendance, vis-à-vis de la vitesse angulaire du rotor, du coeffici- ent de transfert du convertisseur de coordonnées dont l'entrée est attaquée par le signal du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif. Le coefficient de'transfert du convertisseur de coordonnées dépend de la valeur des signaux attaquant ses entrées d signaux de référence.Dans l'entraínement considéré, Les entrees de signaux de référence du convertisseur de coordonnées sont attaquées par les signaux provenant du capteur angle de rotation du rotor, dont la valeur dépend de la vitesse angulaire du rotor du moteur asynchrone, car, le capteur d'aagle de rotation du rotor employé est un transformateur sinus-cosinus tournant.
La dépendance du coefficient de transfert du conver- tisseur vis-à-vis de la vitesse angulaire du rotor fait que la relation requise entre la valeur du courant statorique et la fréquence des courants statoriques n'est pas observée. Ceci, à son tour, provoque un écart par rapport à la dépendance linéaire du couple à l'arbre vis -at-vis du signal du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif aux régimes statiques et dynamiques, quand la vitesse angulaire du rotor change.

La dépendance du couple à l'arbre vis-à-vis de la
vitesse de rotation du rotor est particulièrement indé
sirable dans les entra;nements à large plage de réglage
de la vitesse,car elle provoque un abaissement notable
de la précision des déplacements des organes actifs des
machines-outils, surtout aux régimes trausitoires et dy
namiques.

On s'est proposé de créer un entrainement par moteur
asynchrone, dans lequel l'obtention de l'indépendance
du coeificient do transfert du signal fourni par le sélec
tour de consigne pour le courant statorique actif vis-à
-vis de la vitesse angulaire durotor du moteur asynchrone
permettrait d'accroitre la précision de production du cou
ple à l'arbre dans une plage étendue de vitesses de ro
tation du moteur et, par cela-meme, d'accroítre la préci
sion et la vitesse de réponse de la commande de la vitesse
et du déplacement des organes actifs des machines outils,
surtout aux régimes transitoires et dynamiques.

Selon l'invention, l'entraínement par moteur
asynchrone comprend, montés en série, un sélecteur de
consigne pour le courant statorique actif du moteur asyn
chrone à cage, un convertisseur de coordounées, un modu
le de redresseurs à sensibilité de phase et une source
réglable de courant raccordée aux enroulements statori
ques du moteur asynchrone, un capteur l'angle de rotation
du rotor relié électriquement au module de redresseurs
à sensibilité de phase, la sortie du sélecteur de con
signe pour le courant statorique actif étant raccordée.à
L'entrée de commande d'un formeur de fréquence des cou
rants rotoriques, qui est raccordé par sa sortie à l'ent
rée d'un formeur de signaux de référence, dont la seconde
entrée est raccordée à une sortie-d'un sélecteur de con
signe pour les fréquences de référence, et dont la sortie
est reliée électriquement au module de redresseurs à sen
sibilité de phase, et le susdit entrainement est caractérisé en oe qutil
comprend un multiplicateur de vitesse angulaire du rotor,
raccordé par ses entrées aux sorties du capteur d'angle de rotation du rotor et du sélecteur de consigne pour les fréquences de référence, et par sa sortie, à la troisième entrée du formeur de signaux de référence, les sorties du lormeur de signaux de référence étant raccordées aux entrées de signaux de référeuce du convertisseur de coordonnées, les sorties polyphasées et ::iono- phasée du sélecteur de consigne de fréquences de réTé- rence étant respectivement raccordées aux entrées de signaux de référence du module de redresseurs à sensibilité de phase et à l'entrée de synchronisation du formeur de fréquence des courants rotoriques, et les phases des signaux aux sorties du multiplicateur de vitesse angulaire du rotor et du formeur de fréquence des courants rotoriques étant déterminées-par la phase des signaux provenant du sélecteur de consigne pour les fréquences de référence.

Dans l'entraínement par moteur asynchrone conforme à l'invention, la dépendance du coefficient de transfert du circuit parcouru par le signal du sélecteur de consigne pour le courant statorique actif vis-à-vis de la vitesse de rotation du rotor est supprimée, racle au fait que la sortie du capteur d'angle de rotation du rotor du moteur asynchrone est raccordé par l'intermédiaire d'un multipli- cateur de vitesse angulaire du rotor à l'entrée du formeur de signaux de référence, dont les signaux de sortie attaquent les entrées de signaux de référence du convertisseur de coordonnées.Dans le cas où le capteur d'angle de rotation du rotor utilise est un transformateur tournant, les signaux analogiques qu'il délivre à sa sortie doivent étre convertis au prealable en signaux discrets portant l'information sur la vitesse angulaire du rotor du moteur. Les entrées de signaux de référence du convertisseur de coordonnées sont alors attaquées par des signaux discrets qui sont les codes de la vitesse angulaire requise du rotor et de la pulsation requise des courants rotoriques, lesquels déterminent seulement la fré quence des signaux de sortie du convertisseur de coordonnées, dont la valeur reste dépendante seulemeut du signal d sélecteur de consigne pour le courant statorique actif.

En outre, la dépendance du coefficient de transfert du circuit parcouru par le signal que fournit ie sélec- teur de consigne pour le courant statorique actif vis-à -vis de la vitesse angulaire du rotor est supprimée, grâce au raccordement de la sortie polyphasée du sélec- teur de consigne pour les fréquences de référence aux entrées de signaux de référence du module de redresseurs à sensibilité de phase. Les signaux issus du sélecteur de consigne pour les froquences de référence ne portent pas d'information sur la vitesse de rotation du rotor et n'influent que sur la fréquence des signaux que le module de redresseurs à sensibilité de phase délivre à sa sortie.

bes circuits de ltentrainement assurent l'élaboration d'une valeur des courants statoriques, c'est-à-dire la produc tion d'un couple à l'arbre du moteur, en stricte conformité avec le signal de consigne pour le courant statorique actif.

Dans l'entraínement conforme à l'invention, on ob tient une grande précision d'élaboration de la fréquence des courants rotoriques, grace au raccordement des sorties du sélecteur de consigne pour les fréquences de référence aux entrées d'un multiplicateur de vitesse angulaire et du formeur de fréquence des courants rotoriques.

Grâce au montage indiqué des sous-ensembles de l'en traînement, on obtient une mise en phase exacte et la prise en considération de tous les signaux discrets, arrivant au formeur de signaux de référence à partir du zultipli- cafteur de vitesse angulaire du rotor et du formeur de fré- quences des courants rotoriques.

En outre, dans l'entraînement conforme à l'invention, la grande précision et la haute progressivité d'élaboration de la vitesse angulaire du rotor et de la pulsation des courants rotoriques sont obtenues 6 race à la pré- sencedans le multiplicateur de vitesse angulaire du rotor d'un formeur d'accroissement de l'angle de rotation du rotor et d'un diviseur réglable de fréquence, montés eu série, ainsi que grâce à l'utilisation d'un modulateur d' imDulsions en durée dans le formeur de fréquence des courants rotoriques.

L'élaboration précise et progressive de la vitesse angulaire du rotor et de la fréquence des courants rotoriques avec ltélaboration précise de la valeur des courants statoriques assure l'accroissement de la précision de production du couple à l'arbre du moteur aux régimes transitoires et dynamiques, ainsi que dans une plage étendue de vitesse.

Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par des variantes de réalisation concrètes avec référence aux dessins annexées, dans lesquels:
la figure l représente le schéma synoptique de lVea- tralnement par moteur asynchrone, d'après l'invention;
la figure 2 représente le schéma du forneur.de signaux de référence d'après l'invention;
la figure 3 représente le schéma du convertisseur de coordonnées, d'après l'invention;
les figures 4a, 4b, 4c, 4d et 4e représentent les diagrammes temporels des signaux électriques aux entrées du convertisseur de coordonnées et aux sorties du formeur do signaux de référence, d'après ltinvention.

L'entrainemnt par moteur asynchrone comprend, montés en série, un sélecteur 1 (figure 1) de consigne pour le courant statorique actif, un convertisseur 2 de coordonnées, un module 3 de redresseurs à sensibilité de phase et une source réglable 4 de courant, raccordée aux enroulements statoriques d'un moteur asynchrone 5 à cage.

Le rotor d'un capteur 6 d'angle de rotation du rotor du moteur asynchrone est solidaire du rotor du moteur asynchrone 5.

La sortie du sélecteur 1 de cons-igne pour le courant statorique actif est raccordée à l'entrée 7 de commando d'un formeur 8 de fréquence des couran-ts rotoriques dont la sortie est raccordée à l'entrée 9 d'un formeur 10 de signaux de référence. L'entrée ll du formeur 10 est raccordée à une sortie d'un sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de révérence, dont la sortie triphasée est raccordée aux entrées 13,14, 15 de signaux de référence du module 3 de redresseurs à sensibilité de phase.

Les entrées d'amplitude du module 3 de redresseur à sensibilité de phase sont réunies entre elles et raccordées à la sortie 16 du convertisseur 2 de coordonnées.

L'entrée 17 de synchronisation du formeur 8 de fréquence des courants rotoriques est raccordée à une sortie du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence.

L'entralnement par moteur asynchrone comprend aussi un multiplicateur 18 de vitesse angulaire -du rotor, raccordé respectivement par ses entrées 19, 20 aux sorties du capteur 6 d'angle de rotation du rotor du moteur asynchrono et du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence, et par sa sortie, à l'entrée 21 du formeur 10 de signaux de référence. Les sorties du formeur 10 sont raccordées aux entrées 22 et 23 de signaux de référence du convertisseur 2 de coordonnées.

Le multiplicateur 18 de vitesse angulaire du rotor comprend un formeur 24 d'accroissement de l'angle de rotation du rotor et un diviseur réglable 25 de fréquence, associés en série. Une entréé du diviseur 25 constitue l'entrée 20 du multiplicateur 18, raccordée a nne sortie du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de réfé- rence.

Dans la variante décrite, le module 3 comprend trois redresseurs 26, 27 > 28 à sensibilité de phase. Le capteur 6 d'angle de rotation du rotor du moteur asynchro- ne est realisé sous la orme d'un émetteur de code complet de l'angle de rotation. Dans ce cas, l'élément mesureur primaire du capteur 6 est un transformateur sinus-cosinus tournant, fonctionnant au régime déphaseur.

Le formeur 8 de fréquence des courants rotoriques est réalisé sous la forme d'un modulateur d'impulsions en duree. Le @ormeur 10 (figure 2) de signaux de référence comprend un i-nverseur 29, deux éléments 30 et 31 de coin- cadence, un sommateur 32 de fréquence, un diviseur 33 de frequence à bascules et des codeurs 34 et 35. L'entrée de l'inverseur 29 et une.entrée de l'élement 31 de coincidence sont réunies entre elles et constituent l'entrée 9 du formeur 10.Une entre de ltélement 30 de coluci- dence et une entre de l'élément 31 de coïncidence sont réunis entre elles ct constituent l'entrée ll du formeur 10.La sortie de l'inverseur 29 est raccordée à la secon@e entrée de l'élément 30 de coïncidence, dont la sortie, ainsi que la sortie de l'élément 31 de coincidence, sont raccordées à des entrées du sommateur 32 de fréquences, lequel a une troisième entrée constituant l'entrée 21 du formeur 10. La sortie du sommateur 32 de fréquences est raccordée à l'entrée du diviseur 33 de fréquence à bascules, dont les sorties de code N sont raccordées aux entrées des codeurs 34 et 35.

Le convertisseur 2 (figure 3) de coordonnées comprend des multiplicateurs 36 et 37 de tension par le signe de la fonction, dont les sorties sont respectivement ..rac- cordées aux entrées de convertisseurs numériques-analo- giques 38 et 39. Les sorties de ceux-ci sont raccordées à un sommateur 40. Une des entrées des multiplicateurs 6 et 37 constitue leur entrée d'amplitude, et leurs se codes entrées, en commun avec les entrées des convertisseurs numériques-analogiques 38 et 39, constituent les entrées 22 et 23 de signaux de reférence du convertisseur 2 de coordonnées. La sortie du sommateur 40 constitue la sortie 16 du convertisseur 2 de coordonnées.

lour une meilleure compréhension du fonctionnement de l'entraínement par moteur asynchrone, on a montré aux figures 4a, 4b, 4c, 4d et 4e les diagrammaes temporels des signaux aux entrees et aux sorties des codeurs 34 et 35, sur lesquels on a porté en abscisses le temps t, et en ordonnées, les tensions. Les diagrammes expliquent le fonctionnement du formeur 10 de signaux de référence quand l'angle de rotation du rotor du @oteur asynchrone 5 varie dans le temps et la valeur du signal fourni par le sélecteur 1 de consigne pour le courant statorique actif reste inchangee. La fi-ui'e 4a représente le diagramme de la tension correspondant au code iN à variation périodique linéaire à la sortie du diviseur 3 de fréquence à bascules; la ure 4b représente le diagram-e de la tension correspondant au code N1 à variation apériodique suivant la loi des alternances positives de la fonction sinus; la figure 4c représente le diagramme du signal S déterminant le signe de l'alternance du code iTil; la ligure 4d représente le diagramme de la tension correspondant au code N2 à variation périodique suivant la loi des alternances positives de la lonction cosinus; la figure 4e représente le diagramme du signal C déterminant le signe de l'alternance du code N2.

L'entraínement par moteur asynchrone faisant l'objet de l'invention fonctionne de la manière suivante.

Notons d'abord que la désignation "courant statorique actif" est conventionnelle. Dans l'entraínement réel, le signal ul (figure 1) à la sortie du sélecteur 1 de consigne, sous forme d'une tension continue, détermine la composante du courant statorique orientée perpendiculairement à l'axe du flux embrassé par le rotor du moteur asynchrone 5.

Examinons le fonctionnement de l'entraínement aux régimes ne nécessitant pas le réglage du flux magnétique du moteur asynchrone, fait grâce auquel l'entraínement peut etre réalisé sans recours à un sélecteur réglable spécial de consigne pour le courant statorique réactif.

Dans cette variante, de l'entraínement, la commande du moment à l'arbre du moteur asyncbrone 5 s'effectue d'après le signal du sélecteur 1 de consigne ,,our le courant statorique actif, a flux total embrasse' du rotor constant.

Le signal ul attaque l'entrée du convertisseur 2 de coordonnées, et l'entrée 7 du formeur 8 de fréquence des courants rotoriques. Dans le convertisseur 2 (figure 3) de coordonnées, le signal ul attaque l'entrée du multiplicateur 36 par le signe de la fonction, dont la seconde entré est attaquée par le signal S (fiure 4c) à partir de l'entrée 22 du convertisseur 2, caractérisant le signe de l'alternance de la fonction sinues. Le multiplicateur 36 délivre à sa sortie un signal ul signe S, l'index signe indiquant que seul le signe du signal o est utilisé.

Le signal issu du multiplicateur 36 attaque l'entrée d'amplitude du convertisseur numérique-analogique 38, dont les entrées de révérence, c'est-à-dire l'entrée 22 du convertisseur 2 sont attaquées par le code N1 (figure 4b) des alternances positives -de la fonction sinus. La pulsation #k du code N1 est alors déterminée par l'expression: #k = #o # # #
#o étant la pulsation de référence élaborée dans le sé
lecteur 12 de consigne pour les fréquences de réfé-
rence;
# la vitesse angulaire du rotor du moteur asynchrone
5;
la la pulsation des courants rotoriques du moteur asyn
chrone 5.

Pour simplifier l'explication, le nombre de paires de pâles du moteur asynchrone est adopté égal à l'unité.

La pulsation #k est élaborée dans le formeur 10 de signaux de référence, par addition des pulsations de trois signaux, l'un provenant du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence et attaquant l'entrée 11, le second provenant du multiplicateur 18 de vitesse angulaire du rotor et attaquant l'entrée 21 et le troisième prove- nant du formeur 8 de fréquence des courants rotoriques et attaquant l'entrée 9. Le convertisseur 38 délivre à sa sortie une tension u3 qui est la fonction sinus approximée en gradins (figure 4b).L'amplitude de la tension u3 est déterminée par la valeur du signal ul, La précision de l'approximation du sinus- est déterminee par la valeur 2n-1, n étant le nombre de rangs du diviseur 33 de fre- quence. Déjà pour n = 5, les altérations non linéaires de la fonction sinus s'avèrent inférieures à 0,3%. Compte tenu de ce qui vient d'etre dit, on peut écrire: u3 = Au1 sin #kt,
A étant un coefficient de proportionnalité.

Dans le convertisseur 2 (figure 3) de coordonnées, le signal fixe u2, sous forme d'une tension continue, joue le roule de signal de consigne pour 1 courant statorique réactif, c'est-à-dire pour le ilux total em@rassé du rotor de valeur constante. Le signal u2 est appliqué à l'entrée du multiplicateur 37, dans lequel il est multiplié par le signe du signal C (ìgure 4c), arrivant par l'ent- rée 23 du convertisseur 2 de coordonnées, puis il atta- que l'entrée d'amplitude du convertisseur numerique-ana- logique 39. Les entréés de signaux de référence du convertisseur 39 sont attaquées par le code N2 (figure 4d) des alternances positives de la fonction cosinus.

De même que pour la tension U3, le convertisseur 39 délivre à sa sortie une tension U4 déterminée par l'expression:
u4 = Au2 cos #kt
Les tensions u3 et u4 sont adaitionnées dans le sommateur 40. lequel délivre a sa sortie 16 un signal:

α etant l'angle de phase caracterisant le rapport des signaux ut et
Le signal n5 (figure 1) délivré par le convertisseur 2 de coordonnées à sa sortie 16 attaque les entrées dtamplitude du module 3 de redresseur å sensibilité de phase, dont les entrées 13, 14 et 15 de signaux de reférence sont attaques par le signal triphase de pulsation #o provenant du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence. Le module 3 redresse le signal us avec prise en considération de la phase, et il délivre a ses sorties des tensions ne dépendant pas de la pulsation #o de référence,

K1 étant un coefficient de proportionnalité.

Ces tensions jouent le rôle de signaux e consigne pour la source réglable 4 de courant, qui alimente les enroulements statoriques du moteur 5 en courants sinusoi- dans dont l'amplitude est proportionnelle à la valeur

et la pulsation est égale à at u
La pulsation #1 des courant rotoriques est élaborée par le formeur 8, en accord avec l'expression;
#1 = u1/u2 # 1/T ,
T étaut la constante de temps du circuit rotorique.

Etant donné que dans l'entraínement décrit le moteur asynchrone est commandé par le procédé fréquence-courant (cf., par exemple, certificat d'invention d'URSS n 193604), le couple moteur à l'arbre est une fonction linéaire du signal u1 pour u2 = const.

La grande précision avec laquelle le couple à l'arbre est imposé par le signal ul, indépendamment de la vitesse angulaire # du rotor est assurée dans l'entraí- nement grâce au fait que les valeurs des signaux arrivant au circuit du signal u1, a partir du formeur 10 et du sélecteur 12 de consigne, ne dépendent pas de la vitesse angulaire (À) du rotor et de la pulsation #1 des courants rotoriques, et que, en outre, ces signaux sont utilises en tant que signaux de référence ne déterminant que la fréquence des signaux aux sorties du conventisseur 2 et du module 3.

Examinons maintenant le fonctionnement de la voie d'élaboration de la pulsation #k=#0####1, qui est la pulsation des signaux aux sorties du formeur 10.

Le signal issu du capteur 6 sous forme du code de l'angle de rotation du rotor est trans@ormé par le formeur 24 d'accroissement de l'angle eu code de vitesse angulaire du rotor, allant attaquer les entrées de com- mande du diviseur réglable 25 de fréquence. L'enrée 20 de réduction à l'écnelle du diviseur 25 de fréquence est attaqué par les impulsions de tension du se' lecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence. Le diviseur 25 délivre à sa sortie des impulsions de tension à fréquence de recurrence F1, qui vont attaquer l'entrée 21 du formeur 10.

La fréquence r1 issue du sommateur 32 (figure 2) va attaquer l'entrée du diviseur 33 de fréquence à bascu les, délivrant à sa sortie une fréquence égale au nombre d'impulsions appliqué à son entrée et divisé par son vo- lume. C'est pourquoi la vitesse angulaire # dans la pulsation #k est obtenue en divisant la fréquence F1 dans le diviseur 33 à bascules.La pulsation ( #0##1 ) entrant dans la composition de la pulsation #k est obtenue par changement du nombre moyen d'impulsions applique à ltentree du diviseur 33 de fréquence à bascules pendant l'intervalle de temps imposé par la période T1 du signal u6 modulé en durée, élaboré dans le formeur 8 et attaquant l'entrée 9 du lormeur 10.

Plus haut, on a indiqué que le dormeur 8 de ré- quence des courants rotoriques comportait un nodulateur (non représenté sur la figure 1) d'impulsions en durée, réalise, par exemple, avec des amplificateurs opérationnels. L'entrée de commande du modulateur d'impulsions en durée est attaquée par le signal ul. Ce modulateur délivre à sa sortie une tension u6 qui est une tension alternée sous formé d'impulsions rectangulaire. La période T1 de ces impulsions se compose de deux temps tl et t2, le temps tl caractérisant: la durée de l'impulsion positive, et le temps t2, la durée de l'impulsion négative de la tension u6.Quand u1 = O, les temps tl et t2 sont égaux: 1 = t2 = @/2
La tension u6 est caractérisée par le coefficient de modulation en durée:
ti tz
T4 qui est nui pour ul = O.

La pulsation #1 des courants rotoriques et considé- rée nulle dans ce cas.

Quand u1 # O et ss i O, le système élabore une pulsation #1 = K2u1, K2 étant un coef@icient de proportionnalité. La tension u6 (figure 2) modulée en durée attaque l'élément 3;1 de coïncidence et l'inverseur 29, qui délivre à sa sortie une tension u6. Cette tension, de meme que la tension u6 est modulée en durée par le signal ul, mais la durée de son impulsion positive est caractérisée par le temps t2. Respectivement la durée de son impulsion négative est caractérisée par le temps t. La tension us attaque l'entrée de l'élément 30 de coïncidence.L'entrée 11 du formeur 10 et du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence est attaquée par deux successions d'impulsions à fréquences F2 et F3.

La succession d'impulsions à fréquence F2 est élaborée d'après la succession d'impulsions de référence à fréquence F0 et comporte un surplus d'impulsions par rapport à elle.

La succession d'impulsions à frequence F3 est aussi élaborée d'après la succession d'impulsions y est diminué exactement du nombre d'impulsions en surplus dans la succession F2.

Les éléments 30 et 31 de coïncidence laissent pas scr les impulsions des successions à fréquence B2 et F3 à l'entrée du sommateur 32 en accord avec la fonction:
F2u6 - F3u6
Si t1 = t2 = T1/2, la fréquence moyenne des impulsions de tension à la sortie du sommateur 32, c'est-à-dire à l'entrée du diviseur 33 à bascules est égale a F0-Dans ce cas le diviseur 33 de fréquence à bascules délivre à sa sortie une pulsation #0 . Si t1 > 1 , ctest la suc- cession d'impulsions à fréquence F2 qui est prédominante et la pulsation délivrée à la sortie du diviseur 33 à bascules est égale à ( #0 + #1 ). Réciproquement, pour
t1 < T1/2 , la pulsation à la sortie du diviseur 33 de frequence est égale at à #0 - #1 ). Comme pour un modulateur d'impulsions en durée la relation ss# u1 est juste, on a b U Lk4 , ce qui est la condition necessaire pour la commande précise du couple du moteur asynchrone.

Dans le cas général, quand l'entrée du sommateur est attaquée par les impulsions à fréquences F1, F2 et
F3, le diviseur 33 à bascules délivre à sa sortie un code
N (figure 4a), dont la fréquence de renouvellement est #k = #0 # #1 # #
Le code N (figure 4a) attaque l'entrée des codeurs 34 et 35, lesquels délivrent des codes N1 (figure 4b) et N2 (figure 4d), qui sous les codes des alternances positives des fonctions sinus et cosinus. Les codeurs 34 et 35 élaborent aussi des signaux S (figure 4c) et C (figure 4e) caractérisant le signe des codes N1 (figure 4b) et N2 (figure 4d).Les signaux S et C, les codes N1 et N2 attaquent les entrées 22 et 23 de signaux de ré érence du convertisseur 2 de coordonnées et y sont exploi- tés comme décrit plus- haut. Vu que, dans l'entraínement, l'élaboration des fréquences #, #1 et des signaux de consigne pour les courants statoriques s'effectue sur la base des principes et des éléments du matériel numérique, la précision du maintien aux échelles est notablement accrue, la nécessité des ajustements est supprimée et il devient possible de diminuer le poids et le volume des éléments de commande.Pour que la discontinuité de l'in- formation utilisée dans l'entraínement n'influe pas sur la précision et la progressivité d'élaboration du couple a' l'arbre, la pulsation de référence U)o est choisie de plusieurs fois plus grande que la vitesse angulaire # du rotor du moteur 5. En outre, on assure la synchronisation réciproque des formeurs 8, 10 et du multiplicateur 18 à l'aide des impulsions du sélecteur 12 de consigne pour les fréquences de référence.

Gracie à la mise en oeuvre des solutions techniques décrites plus haut dans l'entraínement à breveter, les valeurs de courants statoriques et de la pulsation des courants rotoriques sontimposées avec précision par le signal u1 ,- ce qui assure à son tour, une grande précision de production du couple à l'arbre.

Les caractéristiques mécaniques de l'entraínement sont douces et l'entraînement à breveter est employé directement pour le réglage de l'accélération d'une charge en accord avec le signal u1.

Dans le cas ori l'entraínement est employé pour régler la vitesse et la position angulaire de la charge, l'information sur les valeurs réelles de la vitesse et de la position angulaire de la charge est obtenue à l'aide du multiplicateur 18 de vitesse angulaire du rotor'du moteur asynchrone 5.

L'application de l'entraínement à breveter, assurant avec une grande précision la commande du couple mo- teur aux régimes statiques et dynamiques, permet de ré- aliser des systèmes à réponse rapide et de grande préci- sion pour le réglage de la vitesse et de la position des organes actifs de diverses machines-outils à métaux, et d'obtenir ainsi un usinage de haute qualité et une aubmen- tation du rendement du matériel.

Claims (1)

1. REVENDICATION

   Entraínement par moteur asynchrone, comprenant, montés en série, un sélecteur (1) de consigne pour le courant statorique actif du @oteur asynchrone à cage, un convertisseur (2) de coordonnées, un module (3) de redres- seurs à sensibilité de phase et une source (4) réglable de courant raccordee aux enroulements statoriques du noteur asynchrone (5), un capteur (6) d'angle de rotation du rotor relié électriquement au nodule (3) de redresseurs à sensibilité de phase, la sortie du sélecteur (1) de consigne pour le courant statorique actif étant raccordée à l'entrée (7) de connande d'un forneur (8) de fré- quence des courants rotoriques, qui est raccordé par Sa sortie à l'entrée (9) d'un formeur (10) de signaux de référence, dont la seconde entrée (11) est raccordée à une sortie d'un sélecteur (12) de consigne pour les fréquences de référence, et dont la sortie est reliée électriquement au module (3) de redresseurs à sensibilité de phase, c a r a c t é ri s é en ce qu'il comprend un multiplicateur (18) de vitesse angulaire du rotor, raccordé par ses entrées (19, 20) aux sorties du capteur (6) d'angle de rotation du rotor et du sélecteur (12) de consigne pour les fréquences de référence, et par sa sortie, à l'entrée (21) du formeur (10) de signal de référence, en que les sorties du formeur (10) de signaux de référence sont raccordées aux entrées (22, 23; ;) de signaux de référence du convertisseur (2) de coordonne1es, en ce que les sorties polyphasée et nonophasee du sélecteur (12) de consigne pour les fréquences de référence sont respectivement raccordées aux entrées (13, 14, 15) de signaux de référence du module (3) de redresseurs à sensibilité de phase et à l'entrée (17) de synchronisation du formeur (8) de fre- que@ce des courants rotoriques, et en ce que les phases des signaux aux sorties du multiplicateur (18) de vitesse angulaire du rotor et du formateur (8) de fréquence des courants rotoriques sont déterminées par la phase des signaux provenant du sélecteur (12) de consigne tour les fréquences de référence.