FR2538631A1

FR2538631A1 - Procede et dispositif de charge d'un condensateur de blocage dans un circuit de commande d'un moteur electrique de traction

Info

Publication number: FR2538631A1
Application number: FR8320343A
Authority: FR
Inventors: Charles Edward Konrad
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1984-06-29
Also published as: GB2133229B; GB2133229A; GB8333349D0; DE3345947C2; FR2538631B1; DE3345947A1; JPS6232720B2; US4443744A; JPS59139888A

Abstract

L'invention concerne la commande des moteurs électriques de traction. L'invention a pour but d'éviter un défaut de blocage d'un thyristor principal 14 commandant un moteur 16, 17, en faisant en sorte que la charge emmagasinée dans un condensateur de blocage 26 suive le courant d'induit du moteur, indépendamment du mode de fonctionnement de celui-ci. On utilise pour y parvenir un réseau de blocage dans lequel le condensateur de blocage est associé à un thyristor d'inversion de charge 22 et à un thyristor de blocage 20, et le blocage du thyristor principal a lieu à la suite de l'amorçage séquentiel du thyristor d'inversion de charge et du thyristor de blocage, avec une charge suffisante emmagasinée dans le condensateur. Application à la commande de moteurs de traction à excitation indépendante. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

1- La présente invention concerne de façon générale

des circuits de commande pour des moteurs de traction à cou-

rant continu, du type applicable à la propulsion d'un véhi-

cule électrique, et elle porte plus particulièrement sur de tels circuits de commande dans lesquels il est nécessaire de

bloquer périodiquement un thyristor qui commande la puissan-

ce fournie au moteur de traction.

Le moteur électrique à courant continu le plus couramment utilisé pour mouvoir un véhicule électrique est le moteur série Le moteur shunt (ou moteur à excitation indépendante comme on l'appelle fréquemment) a cependant fait récemment l'objet d'un intérêt considérable pour une

telle application.

Pour un type de moteur comme pour l'autre, il est évidemment bien connu de réguler la puissance du moteur (c'est-à-dire la vitesse et le couple) en utilisant des dispositifs à semiconducteurs consistant en thyristors, dans un circuit à découpage, de façon que des variations du

rapport cyclique du thyristor commandé déterminent la puis-

sance effective résultante appliquée au moteur Les thyris-

tors sont amorcés par la gâchette à une cadence périodique qui est déterminée par le circuit de commande de gâchette, sous la dépendance de la position relative d'une pédale d'accélérateur. Une caractéristique des thyristors consiste en ce que, une fois qu'ils ont été amorcés, ils demeurent dans l'état conducteur jusqu'à ce qu'une tension nulle ou de polarité inverse soit appliquée entre les bornes d'anode et de cathode, c'est-à-dire que la commande par la gâchette n'a

plus d'effet Dans un circuit de commande de moteur de trac-

tion à courant continu, dans le but de bloquer le thyristor principal de commande de puissances un condensateur de blo-

cage dans lequel est emmagasinée une tension inverse, relati-

vement au thyristor, est connecté à un instant approprié de façon que la polarité inverse fasse passer le thyristor à l'état non conducteur De façon caractéristique, un second

thyristor est amorcé pour décharger le condensateur de blo-

cage et pour effectuer le blocage du thyristor principal.

Cependant, lorsque ceci est appliqué à la commande d'un moteur de traction shunt, il apparaît dans certains cas un problème

de blocage particulier, au changement du mode de fonctionne-

ment du moteur de traction.

A cet égard, on peut faire fonctionner le moteur de traction d'un véhicule électrique soit dans un mode de

propulsion, dans lequel on désire que le véhicule soit pro-

pulsé, soit dans un mode de freinage, dans lequel le véhicu-

le est ralenti On effectue le plus généralement le freinage de manière électrique, en inversant le sens du moteur, en combinaison avec une manoeuvre appropriée de la pédale d'accélérateur Pour un moteur shunt, on a trouvé qu'un défaut de blocage peut se produire chaque fois que le

moteur est commuté d'un mode de freinage à un mode de pro-

pulsion, en particulier lorsque le mode de propulsion précé-

dant le mode de freinage est caractérisé par un fonctionne-

ment à vitesse élevée et à faible couple.

Un défaut de commutation dans cette situation

résulte du fait que la charge emmagasinée dans le condensa-

teur de blocage pendant le mode de propulsion est insuffisan-

te pour bloquer le courant relativement élevé qui résulte de

l'opération de freinage Lorsqu'un défaut de blocage se pro-

duit, un contacteur d'alimentation ou un autre dispositif doit ouvrir le circuit pour faire disparaître le défaut, et doit ensuite le refermer pour le fonctionnement normal Ceci provoque une discontinuité indésirable dans la décélération

du véhicule et entraîne une détérioration prématurée des con-

tacts du contacteur.

Bien qu'il soit possible de retarder l'amorçage du thyristor commandé jusqu'à ce que le courant de freinage diminue jusqu'à un niveau auquel le blocage peut être assuré, ceci conduit à une discontinuité importante dans le profil de

décélération, ce qui produit une impression de perte de com-

mande dans les caractéristiques de conduite du véhicule.

L'un des buts de l'invention est donc de procurer

un circuit de blocage et un procédé d'lutilisation de ce cir-

cuit, par lesquels on puisse faire en sorte que la charge d'un condensateur de blocage suive le courant de freinage réel qui circule dans l'induit du moteur, afin que le passage

du mode de freinage au mode de propulsion puisse être accom-

pli à n'importe quel niveau de courant, sans avoir à se

préoccuper d'un défaut de blocage.

L'invention procure un procédé et un dispositif

par lesquels la charge d'un condensateur de blocage est ame-

née à suivre le courant d'induit d'un moteur à excitation indépendante, indépendamment du mode de fonctionnement du moteur Dans une forme préférée, on utilise un réseau de

blocage qui comporte un condensateur de blocage, un thyris-

tor d'inversion de charge et un thyristor de blocage, avec une configuration qui produit le blocage d'un thyristor de commande principal au moment de l'amorçage séquentiel du thyristor d'inversion de charge et du thyristor de blocage, avec une charge de valeur suffisante emmagasinée dans le

condensateur Les thyristors du réseau de blocage sont amor-

cés en fonction du mode de fonctionnement du moteur; il existe donc un moyen, ou une opération, pour détecter le mode de fonctionnement du'moteur Dans le mode de freinage, le thyristor principal est mis hors fonction pendant que les thyristors d'inversion de charge et de blocage sont amorcés séquentiellement et alternativement, afin que la charge du condensateur de blocage soit à tout moment proportionnelle au courant de freinage A la reprise du fonctionnement dans

le mode de propulsion, on est certain que la charge du con-

densateur est suffisante pour empêcher des défauts de bloca- ge.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés qui représentent respectivement: -

Figure 1 un schéma montrant un circuit destiné à

mettre en oeuvre une forme préférée de l'invention, en asso-

ciation avec un moteur shunt, appliqué à un véhicule dont la source d'énergie est une batterie d'accumulateurs;

Figure 2: une représentation graphique des possi-

bilités d'interruption de courant de blocage du circuit de la figure 1, en fonction du courant de crête d'un cycle ce blocage précédent Figure 3 une représentation graphique du courant

d'induit et de condensateur de blocage pendant le fonctionne-

ment conformément à l'invention

Figure 4: un organigramme d'un programme supervi-

seur destin-é à la mise en oeuvre de l'invention en associa-

tion avec un dispositif de commande à microprocesseur comme celui représenté sur la figure 1; et Figure 5: un organigramme logique illustrant des fonctions logiques qui se rapportent à l'invention, dans sa

forme préférée de la figure 1.

Pour faciliter la compréhension de l'invention, on décrira initialement l'action de blocage normale du circuit de commande de la figure 1, avant de décrire l'opération par laquelle la charge du condensateur de blocage est amenée à

suivre la valeur du courant d'induit de freinage.

Sur la figure 1, un moteur à excitation indépen-

dante, comprenant un induit 16 et un enroulement inducteur

17,est alimenté par l'intermédiaire d'un thyristor princi-

pal 14, à partir d'une batterie d'accumulateurs 10 ayant une inductance de source inhérente, 12, qui est effectivement en

série avec les bornes de la batterie On commande la puis-

sance qui est appliquée à l'induit 16 en commutant périodi-

quement le thyristor principal à l'état conducteur et à l'état bloqué, de façon que le rapport entre la durée de conduction et la durée de blocage détermine le niveau de tension effectif qui est appliqué à l'induit 16 Pendant les périodes de blocage du thyristor 14, le courant dans l'enroulement d'induit 16 est maintenu au moyen de la diode

de suppression des surtensions transitoires, 18 Pour facili-

ter la compréhension de l'invention et de son fonctionnement,

l'induit 16 est représenté sous une forme comprenant l'induc-

tance d'induit effective 28 et la résistance série effective

, chacune d'elles étant en série avec un générateur de for-

ce contre-électromotrice 32.

Le condensateur 26, le thyristor de blocage 20, le

thyristor d'inversion de charge 22 et l'inductance 24 cons-

tituent un réseau de blocage destiné à bloquer le thyristor principal 14 Les signaux de commande de gâchette pour les

thyristors 14, 20 et 22 proviennent d'un dispositif de com-

mande à microprocesseur 35 (qu'on décrira ci-après-de façon

plus complète) et présentent une certaine relation de fré-

quence avec la position de la pédale d'accélérateur 37 du véhicule. L'enroulement inducteur 17 du moteur est excité séparément, également à partir de la batterie 10 L'intensité du courant de l'enroulement inducteur 17 est commandée par le

transistor 39, par l'intermédiaire d'un régulateur d'induc-

teur 41, commandé par le dispositif de commande à micropro-

cesseur 35; le sens du courant d'excitation de l'inducteur est déterminé par la position relative (c'est-à-dire ouverte ou fermée) de contacts de relais F 1, F 2, R 1 et R 2, commandés

par un commutateur avant/arrière 43, agissant par l'intermé-

diaire du dispositif de commande à microprocesseur 35 Les éléments actionneurs pour les relais avant/arrière ne sont pas spécifiquement représentés Une diode 40 est connectée en parallèle sur le transistor 39 et a pour but de protéger le transistor 39 contre des tensions inverses excessives Une diode-de protection contre les surtensions transitoires, 42, est connectée d'une manière classique aux bornes du réseau de l'enroulement inducteur Une diode de blocage 44 évite que les diodes 40 et 42 ne dérivent du courant par rapport à

l'inductancede source 12 pendant un cycle de blocage L'uti-

lité de la diode 40 ressortira plus clairement de la descrip-

tion qui suit.

Dans un cycle de fonctionnement caractéristique, le

condensateur de blocage 26 est chargé positivement sur l'ar-

mature supérieure (c'est-à-dire l'armature connectée à l'ano-

de du thyristor 14) et négativement sur l'armature inférieu-

re On peut considérer qu'on déclenche un cycle en amorçant

le thyristor 14 Le courant dans l'induit 16 augmente immé-

diatement jusqu'à la valeur du courant qui était achemi-

né par la diode de suppression des surtensions transitoires 18, au moment o le thyristor 14 a été amorcé Le courant

d'induit augmente ensuite d'une manière linéaire, en fonc-

tion de la tension de la batterie d'accumulateurs 10 et de

l'inductance 28 et de la résistance 30 de l'induit.

Pour le processus de blocage, la polarité de la tension emmagasinée dans le condensateur de blocage 26 doit être inversée et cette tension doit ensuite être appliquée

directement aux bornes du thyristor 14, en amorçant le thy-

ristor 20 On déclenche le processus d'inversion de charge en amorçant le thyristor 22 alors que le thyristor 20 est

dans un état non conducteur L'action de l'inductance d'in-

version de charge 24 et du condensateur 26 produit alors une

inversion résonnante de la tension aux bornes du condensa-

teur de blocage 26 Une fois que le condensateur 26 a été chargé de façon inverse (c'est-à-dire positivement sur

l'armature inférieure et négativement sur l'armature supé-

rieure), toute réduction du potentiel inverse est empêchée

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par l'état non conducteur du thyristor 20 et par l'aptitude du thyristor 22 à bloquer la circulation du courant dans le sens inverse Avec la charge inverse sur le condensateur de

blocage 26, l'amorçage du thyristor 20 connecte effective-

ment le condensateur 26 aux bornes du thyristor principal 14, ce qui lui applique une tension inverse et le fait passer de force dans un état bloqué Le courant d'induit est ainsi bloqué. Pendant la partie de blocage du cycle, avec le

thyristor 20 conducteur, la tension aux bornes du condensa-

teur de blocage 26 est dans un sens tel qu'elle s'ajoute à la

tension de la batterie Il y a donc une augmentation momenta-

née du courant d'induit au début de l'action de blocage Ce courant part de la batterie 10 et passe par l'inductance de source 12, le condensateur 26, le thyristor 20 et l'induit 16, pour retourner à la batterie 10 Ce courant augmente jusqu'à ce que la tension aux bornes du condensateur 26 passe par zéro Un dépassement se produit alors à cause des inductances du circuit (c'est-à-dire l'inductance d'induit 30 et l'inductance de source 12), et le condensateur de blocage 26 recommence-à se charger de façon que son armature

supérieure devienne positive La tension aux bornes du con-

densateur 26 atteint la tension de la batterie et augmente ensuite légèrement au-delà Ceci applique une polarisation de sens direct à la diode de suppression des surtensions transitoires 18, ce qui provoque sa conduction et découple ainsi effectivement l'induit 16 par rapport à la boucle

série décrite ci-dessus.

A ce point, l'énergie emmagasinée dans l'inductance

de source 12 est récupérée pour augmenter la charge du con-

densateur 26 et pour produire sur celui-ci une tension qui

est supérieure d'une certaine valeur à la tension de la bat-

terie La valeur de crête de cette tension, VPK, est donnée par la relation dans laquelle: L'expérience a

ron 0,95.

VPK = K \J Ip K + VB ( 1) L est la valeur de l'inductance de source, C est la capacité de blocage, VB est la tension de la batterie, IPK est le courant d'induit qui existe à l'instant auquel la diode de suppression des

surtensions transitoires 18 commence à con-

duire, et

K est une constante de proportionnalité des-

tinée à tenir compte de l'effet de résistance

répartie dans le circuit.

montré que K était numériquement égale à envi-

A la suite du processus décrit ci-dessus pour inverser la tension aux bornes du condensateur 26, on trouve que la tension inverse est d'environ 95 % de la tension de crête en sens direct C'est-à-dire VPKR = O 95 Vp K ( 2)

Ceci est la valeur de la tension inverse aux bornes du con-

densateur 26 qui est alors présente pour le blocage du thy-

ristor 14.

La valeur du courant, IINT' que le réseau de blo-

cage est capable d'interrompre est proportionnelle à la taille du condensateur 26 et à la tension inverse de crête

VPKR sur le condensateur 26, et elle est inversement propor-

tionnelle au temps de blocage Èt du thyristor 14 On a ainsi

î IPKR ( 3

INT t En combinant les équations ( 1), ( 2) et ( 3), on peut établir

la relation donnant la capacité de blocage exprimée en cou-

rant d'induit La figure 2 est un tracé de la capacité d'interruption de courant, exprimée en courant d'induit, pour un exemple d'un circuit de commande dans lequel L est égal à 3 p H, C est égal à 135 p F, ât est égal à 15 ps et VB est égal à 24 V Le point important à noter est que, lorsque le courant augmente, le fonctionnement du circuit donne la capacité de bloquer un courant encore plus élevé au cycle suivant Par exemple, d'après la figure 2, si le courant blo-

qué pendant une impulsion est de 400 A, le circuit à la capa-

cité de bloquer environ 700 A à l'impulsion suivante Ainsi, dans le circuit de la figure 1, l'énergie emmagasinée dans le condensateur de blocage 26 suit le courant d'induit, de façon qu'il y ait une marge de sécurité On choisit de préférence

la taille du condensateur de blocage 26 et la durée de bloca-

ge minimale du thyristor 14 en prenant en considération, l'inductance de source 12 et la tension de la batterie, pour faire en sorte que le circuit fonctionne toujours d'une

manière sûre et fiable.

Comme le montre la figure 1, la commande d'ensemble

du moteur de traction est réalisée de préférence par le dis-

positif de commande à microprocesseur 35 Ainsi, le signal pour l'amorçage des thyristors 14, 20 et 22 et la commande de

l'enroulement inducteur 17 sont sous la dépendance d'un systè-

me à microprocesseur qui reçoit des signaux d'ordre de vites-

se et de sens, provenant respectivement d'une pédale d'accé-

lérateur 37 et d'un commutateur avant/arrière 43 On notera cependant que la commande par microprocesseur n'est pas

nécessaire dans tous les cas pour mettre en oeuvre l'inven-

tion, et qu'on peut utiliser d'autres moyens pour réaliser

une commande appropriée.

Sur la figure 1, des signaux d'entrée provenant de la pédale d'accélérateur 37, du commutateur avant/arrière 43 et d'un détecteur de courant d'induit 45 sont appliqués à un circuit de conditionnement de signal 47, de conception classique, pour filtrer et cadrer les signaux d'entrée de

façon qu'ils soient sous une forme compatible pour un traite-

ment ultérieur Les signaux conditionnés sont ensuite trans-

mis à un convertisseur analogique-numérique 49 puis à un microprocesseur 51 Une unité de mémoire 53 comprend une mémoire vive et une mémoire morte d'une capacité suffisante pour l'enregistrement de programmes et l'enregistrement de variables intermédiaires et calculées ou contrôlées Le microprocesseur 6502 de Rockwell International Corp est un

microprocesseur approprié; le convertisseur analogique-

numérique 49 peut être par exemple du type ADC 0816 de Natio-

nal Semiconductor, Inc et des unités de mémoire des types 2114 et 2716 de Intel Corp conviennent respectivement pour

la mémoire vive et la mémoire morte.

Des signaux d'ordre produits par le microproces-

seur 51 sont transmis par une interface d'entrée/sortie (E/S) et un circuit de conditionnement de signal de sortie 57 vers les thyristors 14, 20 et 22 et vers le régulateur d'inducteur 41 Le circuit de conditionnement de signal 57

est de conception classique et il comprend des amplifica-

teurs d'attaque qui réagissent aux signaux numériques prove-

nant du microprocesseur en produisant les signaux de gâchet-

te des thyristors et un signal de commande pour réguler le courant dans l'enroulement inducteur 17 L'interface d'E/S peut être un dispositif du type 6520 commercialisé par Rockwell International Corp. Dans le mode de propulsion, la commande par

rapport cyclique du thyristor 14 procure un moyen pour régu-

ler la vitesse du moteur Lorsqu'on désire un freinage par le moteur, on maintient le thyristor principal 14 dans un état non conducteur et on inverse la polarité de la tension appliquée à l'enroulement inducteur 17 Dans ces conditions, l'induit 16 génère une force contre-électromotrice dans un

sens qui provoque la conduction de la diode 18, ce qui court-

circuite effectivement l'induit 16 Le couple de freinage produit par le moteur est proportionnel au produit du courant d'induit (c'est-à-dire le courant dans la diode 18) et du flux de l'inducteur Du fait que le flux de l'inducteur doit être maintenu à une valeur faible pour maintenir la force contre-électromotrice à une valeur faible, un courant très élevé est nécessaire dans l'induit 16 pour obtenir un niveau

raisonnable d'effort de freinage.

Pendant une période de freinage, peu de temps avant que le moteur atteigne la vitesse zéro, la force contre-élec- tromotrice n'est plus capable de faire circuler le courant nécessaire dans la diode 18 et le fonctionnement doit être ramené au mode de propulsion Cependant, en retournant au

mode de propulsion, un problème survient si on a fait fonc-

tionner le moteur à une vitesse élevée et à un couple relati-

vement faible avant le début du freinage Le problème est

propre au fonctionnement avec un moteur shunt.

Dans les conditions qu'on vient de décrire (c'est-

à-dire couple faible, vitesse élevée), la tension emmagasinée

dans le condensateur de blocage 26 peut être à un niveau fai-

ble,-proche de la tension de la batterie Au retour au mode de propulsion, vers la fin de l'intervalle de freinage, le

courant dans la diode de suppression des surtensions transi-

toires 18 et dans l'induit 16 peut être très élevé, par-exem-

ple 700 à 800 A Dans le mode de propulsion, une fois que le

thyristor 14 est amorcé, le courant qui circule s'élève rapi-

dement jusqu'au niveau du courant circulant déjà dans l'induit 16 Ce courant peut être supérieur à celui qui peut être bloqué avec la tension qui existe sur le condensateur 26 et qui résulte de l'opération de propulsion précédente Il en

résulte l'apparition d'un défaut de blocage.

Pour garantir que le passage de la commande du mode de freinage au mode de propulsion puisse s'effectuer aux niveaux de courant élevés qui résultent de l'opération de freinage, on fait en sorte que la tension sur le condensateur 26 suive le courant de freinage réel qui circule dans

l'induit 16, indépendamment du mode de fonctionnement.

Pendant le mode de freinage, la batterie 10, l'in-

ductance de source 12, l'induit 16, la diode de suppression

des surtensions transitoires 18 et le-réseau de blocage con-

servent les relations décrites précédemment en ce qui concer-

ne l'état du circuit Cependant, le thyristor principal 14

n'est pas déclenché dans le mode de freinage et il est main-

tenu dans un état non conducteur Le thyristor de blocage 20 et lethyristor d'inversion de charge 22 -continuent à être déclenchés. Il existe deux possibilités pour la circulation du

courant d'induit au moment de l'amorçage du thyristor de blo-

cage 20 dans le mode de freinage, selon que la diode 18 a découplé ou non l'induit 16 par rapport au circuit La figure 3 montre les possibilités de circulation du courant d'induit dans le mode de freinage Dans le premier cas, la valeur de

crête du courant est déterminée par le condensateur de bloca-

ge 26, l'inductance d'induit 28, l'inductance de source 12 et

la valeur de la tension initiale emmagasinée dans le conden-

sateur de blocage 26 La courbe 65 montre le courant résul-

tant en fonction du temps pour ce circuit, qui est sous-

amorti. D'autre part, lorsque la diode 18 découple l'induit 16 par rapport au circuit, ce dernier demeure sous-amorti du fait que l'inductance et la résistance de l'induit sont effectivement supprimées du circuit, mais la constante de temps est beaucoup plus courte La courbe 67 de la figure 3 montre le courant résultant en fonction du temps pour ces conditions Pour une batterie de 24 volts, un condensateur de blocage de 135 microfarads, une inductance de source de trois microhenrys et une inductance d'induit de 300 microhenrys, on peut montrer que le courant de crête pour le circuit avec la constante de temps plus courte augmente d'environ 10 à 1 par rapport au courant dans les conditions correspondant à la constante de temps plus longue, soit par exemple d'environ

16 ampères à environ 160 ampères.

Dans le fonctionnement, au moment o le thyristor de blocage 20 est amorcé, un certain courant initial circule déjà dans l'induit 16 Le courant du condensateur de blocage commence alors à augmenter en suivant la courbe 67 jusqu'à ce qu'il atteigne la valeur du courant d'induit existant Ceci correspond au point 69 sur la courbe Le courant doit ensuite commencer à augmenter en suivant la courbe 71, d'une manière qui est déterminée essentiellement par l'inductance d'induit 28 et par le condensateur de blocage 26 de la figuré 1 Ce

courant augmente jusqu'à ce que la tension sur le condensa-

teur de blocage 26 ait passé par zéro et ait atteint la ten-

sion de la batterie avec la polarité opposée, c'est-à-dire une tension positive sur l'armature supérieure Le courant qui circule à ce moment dans la boucle série (comprenant le condensateur de blocage) correspond au point 73 des courbes de la figure 3 A partir de ce point, le courant diminue ensuite rapidement à une vitesse qui est à nouveau déterminée essentiellement uniquement par l'inductance de source 12 et par le condensateur de blocage 26 L'énergie emmagasinée dans

l'inductance d'induit 30 n'apporte aucune contribution pen-

dant la partie de décroissance 75 de la courbe, du fait que la tension produite est d'une polarité telle qu'elle est

dérivée par la diode 18 La tension de dépassement qui appa-

raît sur le condensateur de blocage 26 est déterminée par l'intensité du courant qui circule au point 40, c'est-à-dire le courant de freinage qui circule dans l'induit du moteur à ce moment La tension de dépassement est à nouveau donnée fondamentalement par l'équation ( 1) Le courant de crête est le courant de freinage qui circule au moment o le thyristor de blocage 20 est amorcé Ainsi, la tension emmagasinée dans le condensateur de blocage 26 est amenée à suivre le courant de freinage, de façon que le passage au mode de propulsion

puisse être effectué de façon sûre à n'importe quel moment.

Ainsi, on a l'assurance que le courant d'induit sera bloqué

à la première tentative au moment du passage au mode de pro-

pulsion, indépendamment des conditions de couple et de

vitesse qui ont précédé le mode de fonctionnement de freina-

ge. La figure 4 est un organigramme d'un programme superviseur qui convient à la mise en oeuvre de l'invention

en association avec le dispositif de commande à microproces-

seur 35 de la figure 1 Les trois premiers sous-programmes (sous-programme de servitude 80, sous-programme de détection d'état d'accélérateur et de commutateur, 81, et sous-programme de logique de direction 82) sont toujours exécutés; les quatre

derniers sous-programmes (régulateur d'inducteur 83, régula-

teur d'induit 84, régulateur de propulsion 85 et régulateur de freinage 86) sont exécutés à la demande et sont lancés par des

indicateurs incorporés dans les sous-programmes Le sous-

programme de régulateur de freinage 86 et le sous-programme de régulateur d'induit 84 sont les sous-programmes sur lesquels

l'invention porte plus particulièrement Cependant, pour faci-

liter la compréhension de l'invention, on décrira brièvement les fonctions des autres sous-programmes, dans la mesure o

ils interviennent dans l'invention.

Ainsi, le sous-programme de servitude 80 est un

sous-programme général nécessaire pour définir la configura-

* tion du programme d'ensemble et pour lancer son exécution Le

sous-programme de détection d'état d'accélérateur et de com-

mutateur, 81, a pour but de saisir des données concernant

l'état du véhicule commandé Ce sous-programme assure la lec-

ture des états, par exemple de l'interrupteur marche-arrêt du véhicule, du commutateur avant/arrière, et des positions du frein et de l'accélérateur, etc Le sous-programme logique de direction 82 détermine (à partir de données obtenues dans le sous-programme 81) l'état fonctionnel du véhicule; il

détermine par exemple si le véhicule est en mode de propul-

sion en marche avant, etc, et il empoche des transitions d'un mode de fonctionnement vers un autre qui seraient suscepti-

bles d'endommager le véhicule ou de conduire à des performan-

ces inférieures à l'optimum Le sous-programme de régulateur d'inducteur 83 génère un signal par rapport auquel le courant

d'inducteur du moteur est régulé Ce signal, présenté finale-

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ment sous forme analogique, est appliqué au régulateur d'in-

ducteur 41 de la figure 1 Le régulateur d'induit 84 génère des signaux synchronisés de façon appropriée pour amorcer les thyristors 14, 20 et 22 de la figure 1, en fonction du mode de fonctionnement Le sous-programme de régulateur de propul-

sion 85 réagit à des changements de position de l'accéléra-

teur en produisant des signaux de référence de courant pour

le régulateur de courant d'induit et pour le régulateur d'in-

ducteur.

Le sous-programme de régulateur de freinage 86 pro-

cure une fonction de régulation de courant qui donne lieu à

une interaction avec le sous-programme de régulateur d'in-

ducteur 83 de façon à réguler l'enroulement inducteur dans le mode de freinage Ce sous-programme 86 procure également les fonctions logiques de base qui entrent dans le cadre de

l'invention, dans sa forme préférée de la figure 1 Ces fonc-

tions logiques sont présentées dans l'organigramme de la

figure 5.

Les opérations logiques de la figure 5 sont accom-

plies par le programme (pour le microprocesseur 51 de la

figure 1) selon une séquence régulière, répétitive Ces opé-

rations peuvent par exemple être répétées à chaque millise-

conde A l'entrée dans le sous-programme logique, on prend

tout d'abord une décision (case de décision 90) pour déter-

miner si le fonctionnement est ou non en mode de freinage.

Dans la négative, le sous-programme de régulateur d'induc-

teur, qui est utilisé effectivement dans le mode de freina-

ge, n'est pas programmé (c'est-à-dire qu'il ne sera pas appe-

lé) et des indicateurs B et G sont respectivement positionnés à 1 et à O par l'opération logique 91 On quitte e'nsuite ce sous-programme Si le résultat à la case de décision 90 est oui, la case de décision 92 détermine si B est égal à 1 ou à 0 Lorsque B est égal à 0, ceci indique que la passe courante est la première passe dans l'opération logique, et un signal

de restauration d'un temporisateur est produit Simultané-

ment, B est positionné à 1 à l'opération logique 93 Le tempo-

risateur n'est pas représenté spécifiquement mais il peut être par exemple un temporisateur réalisé par logiciel, de type classique, qui arrive en fin de comptage à un certain instant présélectionné Comme on l'expliquera ci-après de façon plus complète, la durée de temporisation détermine la cadence d'amorçage des thyristors 20 et 22 de la figure 1, pendant le fonctionnement dans le mode de freinage Dans le cas o B est égal à 1, la régulation d'inducteur pour le fonctionnement en mode de freinage est ensuite programmée par l'exécution de

l'opération logique 94.

La valeur de G est ensuite testée à la case de décision 96 La case de décision 96 commute entre ses deux chemins de sortie à la fin de chaque intervalle de temps établi par le temporisateur Comme représenté, et pour cet exemple, cet intervalle est de 10 millisecondes Si G est égal à 1, le temps écoulé pour le temporisateur est contrôlé au point de décision 97 Si l'intervalle de temporisation

est écoulé, l'opération logique 99 est effectuée Cette opé-

ration a pour effet d'amorcer le thyristor d'inversion de

charge 22 de la figure 1 De plus, pratiquement simultané-

ment, l'indicateur G est remis à O et le temporisateur est remis à 0 Si le temporisateur n'est pas arrivé à la fin de

l'intervalle detemporisation, le sous-programme est aban-

donné pour être repris à la passe suivante dans le programme principal.

Si au contraire, G est égal à 0 au point de déci-

sion 96, le temporisateur est également contrôlé au point de décision 100 -Ici encore, si le temporisateur n'est pas

arrivé à la fin de l'intervalle de temporisation, le sous-

programme est simplement abandonné, avec retour au programme principal Cependant, si le temporisateur est arrivé à la

fin de l'intervalle de temporisation (par exemple 1 0 milli-

secondes), l'opération logique 102 est effectuée L'opération logique 102 a pour effet d'amorcer le thyristor de blocage , ce qui fait démarrer la séquence décrite ci-dessus pour

accumuler dans le condensateur de blocage 26 une charge pro-

portionnelle au courant de freinage Enfin, l'opération

logique 102 positionne G à 1 et remet le temporisateur à 0.

L'organigramme de la figure 1 permet de voir que les thyristors 20 et 22 sont amorcés alternativement pendant le mode de freinage, du fait que l'étape de décision 96 a

pour effet d'amorcer l'un des thyristors et ensuite l'autre.

Dans l'exemple considéré, chaque thyristor est amorcé toutes

les 10 millisecondes Cette durée est suffisante pour permet-

tre à l'action d'inversion de charge de se produire dans le condensateur de blocage 26, et pour permettre un auto-blocage

des thyristors 20 et 22 par la polarisation inverse qui appa-

rait sur chacun d'eux à la suite d'un intervalle de conduc-

tion.

Ce qui précède permet d'apprécier qu'on a décrit un procédé et un dispositif qui améliorent l'accumulation d'une charge dans un condensateur de blocage, utilisé pour bloquer le courant d'induit d'un moteur de traction de type série L'invention est particulièrement utile dans la mesure o elle garantit l'efficacité du blocage dans un mode de fonctionnement de propulsion faisant suite à un mode de

freinage qui a été précédé par un fonctionnement en propul-

sion caractérisé par une vitesse élevée et un couple faible.

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé destiné à l'utilisation avec un thyris-

tor de commande ( 14) prévu pour commander la puissance appliquée à un moteur à excitation indépendante ( 16, 17) pouvant fonctionner dans un mode de propulsion et dans un mode de freinage, ce procédé ayant pour but de garantir le blocage du thyristor à la suite du retour du fonctionnement

du moteur du mode de freinage au mode de propulsion, carac-

térisé en ce que: (a) on établit un réseau de blocage com-

prenant un condensateur de blocage ( 26), un thyristor de blocage ( 20) et un thyristor d'inversion de charge ( 22), avec une configuration telle qu'une charge électrique de

valeur suffisante emmagasinée dans le condensateur de blo-

cage ( 26) provoque le blocage du thyristor de commande ( 14)

à la suite d'un amorçage séquentiel du thyristor d'inver-

sion de charge ( 22) et du thyristor de blocage ( 20); (b) on détermine si le moteur fonctionne dans le mode de freinage; (c) on maintient le thyristor de commande ( 14)

dans un état non conducteur pendant le mode de fonctionne-

ment de freinage; et (d) on amlorce alternativement les

thyristors de blocage et d'inversion de charge ( 20, 22) pen-

dant le mode de freinage, pour faire en sorte que la charge électrique acquise par le condensateur de blocage ( 26) suive le courant électrique absorbé par le moteur dans le mode de

freinage, cette charge étant suffisante pour assurer le blo-

cage du thyristor de commande ( 14) lorsque le moteur

reprend le fonctionnement dans le mode de propulsion.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on amorce les thyristors de blocage et d'inversion de charge ( 20, 22) à des intervalles de temps égaux pendant

le mode de fonctionnement de freinage.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération supplémentaire qui consiste

à brancher une diode de suppression des surtensions transi-

toires ( 18) en parallèle sur l'enroulement d'induit ( 16) du moteur, cette diode étant connectée de façon-à découpler l'enroulement d'induit Pendant le fonctionnement en mode de freinage, afin que le condensateur de blocage ( 26) se charge

dans un circuit sous-amorti.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à réguler le courant qui circule dans l'enroulement inducteur ( 17) du

moteur pendant le fonctionnement dans le mode de freinage.

Dispositif incorporé dans un circuit de commande

destiné à un moteur à excitation indépendante ( 16, 17), com-

prenant un thyristor de commande ( 14) ayant pour but de-régu-

ler la puissance appliquée au moteur, ce dispositif ayant spécialement pour action de bloquer le thyristor à la suite du retour du fonctionnement du moteur d'un mode de freinage à un mode de propulsion,, caractérisé en ce qu'il comprend

(a) un réseau de blocage comprenant un condensateur de bloca-

ge ( 26), un thyristor de blocage ( 20) et un thyristor d'in-

version de charge ( 22), avec une configuration telle qu'une charge électrique de valeur suffisante emmagasinée dans le

condensateur de blocage ( 26) provoque le blocage du thyris-

tor dé commande ( 14) à la suite de l'amorçage séquentiel du

thyristor d'inversion de charge ( 22) et du thyristor de blo-

cage ( 20); (b) des moyens'( 51, 49, 47) destinés à détermi-

ner le mode de fonctionnement du moteur; (c) des moyens ( 51, 55, 57) destinés à maintenir le thyristor de commande ( 14) dans un état non conducteur chaque fois que le moteur fonctionne en mode de freinage; (d) des moyens ( 51, 55, 57) destinés à amorcer alternativement les thyristors de blocage

et d'inversion de charge ( 20, 22) pendant le mode de freina-

ge, de façon que la charge électrique acquise par le conden-

sateur de blocage ( 26) dans le mode de freinage soit propor-

tionnelle au courant électrique qui circule dans le moteur, cette charge étant suffisante pour garantir le blocage du thyristor de commande au moment o le moteur passe au mode

de propulsion.

6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé

en ce que le condensateur de blocage ( 26) est connecté élec-

triquement en parallèle avec le thyristor de commande '( 14) chaque fois que le thyristor de blocage ( 20) est dans un état conducteur. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé

en ce que les moyens destinés à déterminer le mode de fonc-

tionnement du moteur, les moyens destinés à maintenir le thyristor de commande ( 14) dans un état non conducteur et les moyens destinés à amorcer alternativement les thyristors de blocage et d'inversion de charge ( 20, 22) comprennent: un dispositif de commande à microprocesseur ( 51) ayant une unité de mémoire destinée à enregistrer des données et un programme de fonctionnement, des moyens ( 47, 49) destinés à recevoir et à conditionner des signaux représentatifs de conditions de fonctionnement réelles et désirées du moteur, et des moyens ( 55, 57) destinés à fournir des signaux de sortie sous la

dépendance desquels le thyristor de commande ( 14), le thyris-

tor d'inversion de charge ( 22) et le thyristor de blocage

( 20) sont placés dans un état conducteur.

8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de commande à microprocesseur ( 51)

amorce le thyristor d'inversion de charge ( 22) et le thyris-

tor de blocage ( 20) à des intervalles de temps uniformes.

9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé

en-ce que le réseau de blocage comprend une inductance ( 24).

Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre une diode de suppression des surtensions transitoires ( 18) qui est connectée en parallèle avec l'induit ( 16) du moteur, dans un sens qui découple l'inductance d'induit pendant le fonctionnement en mode de freinage, pour permettre au condensateur de blocage

( 26) de se charger dans un circuit sous-amorti.