FR2832871A1 - Method for measuring the three phase winding curents in a brushless electric motor, comprises reading voltage drop on conducting lower switching element or alternatively on the other similar elements - Google Patents

Method for measuring the three phase winding curents in a brushless electric motor, comprises reading voltage drop on conducting lower switching element or alternatively on the other similar elements Download PDF

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    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

A control unit (40) within a control section (3) receives data on torque, motor angle and voltage drop on resistors (317,318,319) in the lower switching branches of an invertor (31). If the voltage drop on a conducting branch resistor does not give a satisfactory result for calculating the motor current due to a low cyclic ratio the voltage drop is calculated from the voltage drops on the other two lower branch switching resistors INDEPENDANT CLAIMS are also included for the following: A control unit which measures motor current by using the voltage drop on a lower invertor switching branch resistor obtained directly or by calculating it from the corresponding voltage drops in the other lower branches A motor system which uses invertor lower switching branch resistance voltage drops obtained directly or derived from other corresponding resistor voltage drops

Description

condensateur ou supercondensateur.capacitor or supercapacitor.

UNITE DE COMMANDE ET PROCEDE DE MESURE DE COURANT  CONTROL UNIT AND CURRENT MEASURING METHOD

POUR UN MOTEUR TRIPHASE SANS BALAIFOR A THREE-PHASE BRUSHLESS MOTOR

L' inventio n con cerne de faço n g éné rale u n système de m oteur triphasé sans balai comprenant un moteur triphasé sans balai et une unité de commande de celui-ci, et elle concerne plus particulièrement une tech-  The invention generally relates to a brushless three-phase motor system comprising a brushless three-phase motor and a control unit thereof, and more particularly to a

nique utilisée dans l'unité de commande de moteur pour mesurer les cou-  used in the engine control unit to measure the

rants d'enroulements qui circulent dans les enroulements triphasés du moteur. Le procédé de détection d'une chute de tension dans une résis tance est bien connu à titre de technique simple et peu coûteuse pour  windings that flow through the three-phase motor windings. The method of detecting a voltage drop in a resistor is well known as a simple and inexpensive technique for

mesurer des courants d'un onduleur triphasé qui attaque un moteur tri-  measure currents from a three-phase inverter that drives a tri-phase motor

phasé sans balai. Dans ce procédé, on mesure un courant sur la base de la chute de tension aux bornes d'une résistance de mesure de courant d'enroulement intercalée entre l'élément de commutation inférieur et la ligne d'alimentation négative dans chacune des trois branches de pont  phased without brush. In this method, a current is measured on the basis of the voltage drop across a winding current measurement resistor interposed between the lower switching element and the negative supply line in each of the three branches of the winding current. bridge

d'un onduleur triphasé.of a three-phase inverter.

Cependant, dans ce procédé, si le rapport cyclique d'un élément de commutation inférieur est inférieur à une certaine valeur faible, telle que 30%, ce qui signifie que le rapport cyclique de l'élément de commuta  However, in this method, if the duty cycle of a lower switching element is below a certain low value, such as 30%, which means that the duty cycle of the switching element

tion supérieur homologue est supérieur à 70%, alors l'élément de commu-  counterpart is greater than 70%, then the

tation inférieur peut devenir conducteur seulement de façon insuffisante, à cause de transitions insuffisamment abruptes de la forme d'onde de tension de grille. Ceci empêche désavantageusement une détection de courant précise. Pour faire face à ce problème, on utilise habituellement  The lower voltage may become insufficiently conductive due to insufficiently steep transitions of the gate voltage waveform. This disadvantageously prevents accurate current detection. To deal with this problem, one usually uses

des dispositifs à effet Hall qui sont coûteux.  Hall effect devices that are expensive.

Ce dont on a besoin est un procédé basé sur la détection d'une chute de tension dans une résistance pour mesurer avec précision les courants d'enroulements indépendamment des rapports cycliques des  What is needed is a method based on the detection of a voltage drop in a resistor to accurately measure the winding currents independently of the cyclic ratios of the

trois phases.three phases.

Ce dont on a besoin est une unité de commande de moteur tri phasé sans balai munie d'un système basé sur la détection d'une chute de tension dans une résistance pour mesurer avec précision les courants d' en roulements, indépendam ment des rapports cycliq ues des trois pha ses. Ce dont on a besoin est un système de moteur triphasé sans balai qui fonctionne sous la commande de modulation d'impuisions en lar geur (ou PWM pour "Puise Width Modulation") selon un procédé basé sur la détection d'une chute de tension dans une résistance pour mesurer avec précision les courants d'enroulements, indépendamment des rap  What is needed is a brushless tri-phased motor control unit with a system based on the detection of a voltage drop in a resistor to accurately measure rolling currents, regardless of cyclic ratios. one of the three pha ses. What is needed is a three-phase brushless motor system that operates under Pulse Width Modulation (PWM) control according to a method based on the detection of a voltage drop in a resistor to accurately measure winding currents, regardless of the rap

ports cycliques des trois phases.cyclic ports of the three phases.

Conformément à un aspect de la présente invention, celle-ci procure un procédé pour mesurer avec une précision accrue des courants qui circulent dans des enroulements triphasés dans un système de mo teur. Le système de moteur comprend un moteur triphasé sans balai et une unité de commande pour commander le moteur. L'unité de commande  In accordance with one aspect of the present invention, it provides a method for measuring with increased accuracy currents flowing in three-phase windings in a motor system. The motor system includes a brushless three-phase motor and a control unit for controlling the motor. The control unit

comprend un onduleur triphasé comprenant des branches triphasées.  comprises a three-phase inverter comprising three-phase branches.

Chaque branche comprend un élément de commutation supérieur, un élé ment de commutation inférieur et une résistance connectés en série dans l'ordre indiqué. L'unité de commande lit des chutes de tensions aux bor nes des résistances connectées à des éléments de commutation inférieurs à l'état conducteur, dans une période pendant laquelle deux au moins des éléments de commutation inférieurs sont conducteurs; et si une valeur de courant correcte n'est pas obtenue à partir de l'un des éléments de com mutation inférieurs, elle calcule un courant circulant dans l'un des élé ments de commutation inférieurs à partir des chutes de tension lues aux bornes de résistances connectées à des éléments de commutation infé  Each branch comprises an upper switching element, a lower switching element and a resistor connected in series in the indicated order. The control unit reads voltage drops at the terminals of the resistors connected to lower switching elements in the conductive state, in a period during which at least two of the lower switching elements are conductive; and if a correct current value is not obtained from one of the lower switching elements, it calculates a current flowing in one of the lower switching elements from the voltage drops read across the terminals. resistors connected to lower switching elements

rieurs autres que l'élément de commutation inférieur considéré.  other than the lower switching element in question.

Conformément à un autre aspect de la présente invention, celle ci procure une unité de commande pour commander un moteur triphasé sans balai. L'unité de commande comprend un onduleur pour faire circuler des courants dans des enroulements triphasés du moteur, I'onduleur com prenant trois branches, chaque branche comprenant un élément de com mutation supérieur, un élément de commutation inférieur et une résis tance connectés en série dans l'ordre indiqué; des moyens pour lire des chutes de tension aux bornes des résistances connectées à des éléments de commutation inférieurs dans l'état conducteur, dans une période pen dant laquelle deux au moins des éléments de commutation inférieurs sont conducteurs; et des moyens, réagissant à une détermination du fait qu'une valeur de courant correcte n'est pas obtenue à partir de l'un des éléments de commutation inférieurs, de façon à calculer un courant qui circule à travers l'élément de commutation inférieur considéré, à partir des chutes de tension lues aux bornes de résistances connectées à des éléments de commutation inférieurs autres que l'élément de commutation  In accordance with another aspect of the present invention, this provides a control unit for controlling a brushless three-phase motor. The control unit comprises an inverter for circulating currents in three-phase windings of the motor, the inverter comprising three branches, each branch comprising an upper switching element, a lower switching element and a resistor connected in series. in the order indicated; means for reading voltage drops across the resistors connected to lower switching elements in the conductive state, in a period in which at least two of the lower switching elements are conductive; and means, responsive to a determination that a correct current value is not obtained from one of the lower switching elements, so as to calculate a current flowing through the lower switching element considered, from the voltage drops read across the resistors connected to lower switching elements other than the switching element

inférieur considéré.lower considered.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront  Other features and advantages of the invention will be

mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de  better understood by reading the following description of modes of

réalisation prétérés, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de  realization, given as non-limiting examples. Following

la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels:  the description refers to the accompanying drawings, in which:

La figure 1 est un schéma montrant une structure d'un système de moteur triphasé sans balai auquel l'invention est appliquée; La figure 2 est un diagramme temporel montrant des exemples de formes d'onde de signaux de commande PWM appliqués aux bornes de grille de six éléments de commutation 311 à 316 de l'onduleur 31 repré senté sur la figure 1; La figure 3 est un schéma montrant comment des courants lu, Iv et Iw circulent à travers l'onduleur 31 et les enroulements 11 à 13 pendant une période T1 ou T7 représentée sur la figure 2; La figure 4 est un schéma montrant comment des courants lu, Iv et Iw circulent à travers l'onduleur 31 et les enroulements 11 à 13 pendant une période T2 ou T6 représentée sur la figure 2; La figure 5 est une orgarSigramme montrant une opération de mesure de courant effectuée par l'unité de commande 40 conformément à un premier mode de réalisation illustratif de l'invention; La figure 6 est une organigramme montrant une opération de mesure de courant effectuée par l'unité de commande 40 conformément à un second mode de réalisation illustratif de l'invention; et La figure 7 est une représentation graphique montrant comment les rapports cycliques des éléments de commutation supérieurs 311, 313 et 315 pour les trois phases changent pendant une période de rotation du  Fig. 1 is a diagram showing a structure of a brushless three-phase motor system to which the invention is applied; Fig. 2 is a timing diagram showing exemplary PWM control signal waveforms applied to the gate terminals of six switching elements 311 to 316 of the inverter 31 shown in Fig. 1; Fig. 3 is a diagram showing how currents Lu, Iv and Iw flow through the inverter 31 and the windings 11 to 13 during a period T1 or T7 shown in Fig. 2; Fig. 4 is a diagram showing how currents Lu, Iv and Iw flow through the inverter 31 and the windings 11 to 13 during a period T2 or T6 shown in Fig. 2; Fig. 5 is a flow chart showing a current measurement operation performed by the control unit 40 according to a first illustrative embodiment of the invention; Fig. 6 is a flowchart showing a current measurement operation performed by the control unit 40 according to a second illustrative embodiment of the invention; and Fig. 7 is a graphical representation showing how the duty cycles of the upper switching elements 311, 313 and 315 for the three phases change during a rotation period of

moteur 1.motor 1.

Dans tous les dessins, les mêmes éléments sont désignés par les mémes numéros de référence lorsqu'ils apparaissent sur plus d'une figure. La figure 1 est un schéma montrant une structure d'un système de moteur triphasé sans balai conforme à l'invention. Sur la figure 1, le système de moteur triphasé sans balai 10 comprend un moteur triphasé sans balai 1 et une section de commande de moteur 3 pour commander le moteur 1. Le moteur 1 comprend trois enroulements de phase 11, 12 et 13 (U. V et W dans cet exemple spécifique) et un capteur angulaire ou de position de rotor, 2. La section de commande de moteur 3 comprend une unité de commande 40 pour recevoir la position du rotor provenant du capteur angulaire 2, les valeurs de chute de tension Vu, Vv et Vw propor tionnelles aux courants d'enroulements lu, Iv et Iw et l'ordre de couple donné à partir de l'extérieur, et pour fournir trois paires de signaux de commande en modulation d'impuisions en largeur (PWM); et un onduleur  In all the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals when they appear on more than one figure. Figure 1 is a diagram showing a structure of a three-phase brushless motor system according to the invention. In Fig. 1, the brushless three-phase motor system 10 comprises a brushless three-phase motor 1 and a motor control section 3 for controlling the motor 1. The motor 1 comprises three phase windings 11, 12 and 13 (U. V and W in this specific example) and an angular or rotor position sensor, 2. The motor control section 3 comprises a control unit 40 for receiving the position of the rotor from the angular sensor 2, the falling values of voltage Vu, Vv and Vw proportional to the winding currents lu, Iv and Iw and the given torque order from the outside, and to provide three pairs of pulse width modulating control signals (PWM ); and an inverter

ou circuit d'attaque de moteur 31 pour fournir des courants d'attaque tri-  or motor driver 31 to provide tri-dimensional drive currents

phasés aux enroulements U. V et W sur la base des trois paires des si  phased to the windings U. V and W on the basis of the three pairs of

gnaux de commande PWM.PWM control signals.

L'unité de commande 40 comprend de préférence une unité cen-  The control unit 40 preferably comprises a central unit

trale de traitement (UC) non représentée, une mémoire vive (ou RAM) non  processing unit (UC) not shown, a random access memory (or RAM) not

représentée, une mémoire morte (ou ROM) 42 pour stocker divers pro-  shown, a read-only memory (or ROM) 42 for storing various

grammes nscessaires au fonctionnement, incluant un programme de me sure de courants d'enroulements conforme à l'invention (qu'on décrira en  grams necessary for operation, including a program for measuring winding currents in accordance with the invention (which will be described in

détail ultérieurement), et divers circuits d'interface.  detail later), and various interface circuits.

Le circuit d'attaque de moteur 31 est un circuit onduleur tripha-  The motor driver circuit 31 is a three-phase inverter circuit.

sé qui comprend trois branches de pont pour les trois phases. Une bran-  which includes three bridge branches for the three phases. A branch

che de pont de phase U comprend un élément de commutation de puis sance supérieur 311, un élément de commutation de puissance inférieur 312 et une résistance de mesure de courant d'enroulement 317 connectés en série, et le noeud entre les éléments de commutation de puissance 311 et 312 est connecté à l'enroulement U. 11. Une branche de pont de phase V comprend un élément de commutation de puissance supérieur 313, un élément de commutation de puissance inférieur 314 et une résistance de  The phase bridge circuit U comprises a higher power switching element 311, a lower power switching element 312 and a winding current measuring resistor 317 connected in series, and the node between the power switching elements. 311 and 312 is connected to the winding U. 11. A phase V bridge branch comprises an upper power switching element 313, a lower power switching element 314 and a resistance of

mesure de courant d'enroulement 318 connectés en série, et le noeud en-  winding current measurement 318 connected in series, and the node

tre les éléments de commutation de puissance 313 et 314 est connecté à  the power switching elements 313 and 314 is connected to

l'enroulement V, 12. Une branche de pont de phase W comprend un élé-  the winding V, 12. A phase bridge branch W comprises an element

ment de commutation de puissance supérieur 315, un élément de commu tation de puissance inférieur 316 et une résistance de mesure de courant d'enroulement 319 connectés en série, et le noeud entre les éléments de commutation de puissance 315 et 316 est connecté à l'enroulement W.  higher power switching circuit 315, a lower power switching element 316 and a winding current measuring resistor 319 connected in series, and the node between the power switching elements 315 and 316 is connected to the winding W.

13. Chacun des éléments de commutation de puissance 311 à 316 com-  13. Each of the power switching elements 311 to 316 comprises

prend un transistor à effet de champ MOS (métal-oxyde-semiconducteur)  takes a MOS (metal-oxide-semiconductor) field effect transistor

de puissance et une diode de roue libre (D) connectée de manière anti-  power supply and a freewheeling diode (D) connected anti-

parallèle sur le transistor à effet de champ de puissance. L'extrémité de chaque branche de pont du côté de l'élément de commutation supérieur  parallel on the power field effect transistor. The end of each bridge branch on the side of the upper switching element

est connectée à une ligne positive LH d'une source d'alimentation par bat-  is connected to a positive line LH of a battery power source.

terie non représentée, et la résistance de chaque branche de pont est connectée à une ligne négative LL de la source d'alimentation par batterie non représentée, qui fournit une tension de batterie par l'intermédiaire d'un circuit de lissage non représenté et des ligne positive LH et négative LL. L'unité de commande de moteur 40 effectue la commande PWM du moteur triphasé sans balai 1 sur la base des courants triphasés lu, Iv  terie not shown, and the resistance of each bridge branch is connected to a negative line LL of the not shown battery power source, which provides a battery voltage via a smoothing circuit not shown and positive line LH and negative LL. The motor control unit 40 performs the PWM control of the brushless three-phase motor 1 on the basis of the three-phase currents lu, Iv

et Iw détectés avec les résistances de mesure de courants d'enroule-  and Iw detected with the winding current measuring resistors.

ments 317 à 319, d'un signal de position de rotor émis par le capteur an-  317 to 319, a rotor position signal emitted by the

gulaire 2 et de l'ordre de couple introduit à partir de l'extérieur. A l'excep-  gullet 2 and the torque order introduced from the outside. Except

tion du prog ra m me de mes ure de coura nts d'en ro u le ments précité, stocké dans la mémoire morte 42, la structure du système de moteur triphasé sans balai 10 et la commande PWM sont bien connues et ne seront donc  According to the above-mentioned program of the aforementioned program, stored in read-only memory 42, the structure of the brushless three-phase motor system 10 and the PWM control are well known and therefore will not be known.

pas détaillées davantage.not detailed further.

La figure 2 est un diagramme temporel montrant des exemples de formes d'onde de tensions de commande PWM, VUu, VUL, VVU, VVL, VWu et VWL, que l'unité de commande 40 applique aux bornes de grille  FIG. 2 is a timing diagram showing examples of control voltage waveforms PWM, VUu, VUL, VVU, VVL, VWu and VWL, which the control unit 40 applies to the gate terminals.

des dispositifs de commutation respectifs 311 à 316 de l'onduleur 31 pen-  respective switching devices 311 to 316 of the inverter 31

dant une période de rotation. Une paire de signaux de phase U supérieur VUu et inférieur VUL sont appelés collectivement "signal VU"; une paire de signaux de phase V supérieur VVu et inférieur VVL sont appelés "si gnal VV"; et une paire de signaux de phase W supérieur VWu et inférieur VWL sont appelés "signal VW". Sur la figure 2, les rapports cycliques des signaux VU, VV et VW sont respectivement de 80%, 40% et 20%. Lorsque le rapport cyclique de n'importe lequel des signaux de commande PWM triphasés VU, VV et VW est de 100%, le courant d'enroulement de la phase prend une valeur maximale positive; lorsque le rapport cyclique de n'importe quel signal de commande PWM de phase est de 50%, le courant d'enroulement de la phase devient égal à zéro; et lorsque le rapport cycli que de n'importe quel signal de commande PWM de phase est de 0%, le  during a period of rotation. A pair of upper U phase signals VUu and lower VUL are collectively referred to as "VU signal"; a pair of higher VVu and lower VVL phase signals are referred to as "VV General Signal"; and a pair of higher W phase signals VWu and lower VWL are referred to as "VW signal". In FIG. 2, the cyclic ratios of the signals VU, VV and VW are respectively 80%, 40% and 20%. When the duty cycle of any of the three-phase PWM control signals VU, VV and VW is 100%, the winding current of the phase takes a positive maximum value; when the duty cycle of any phase PWM control signal is 50%, the winding current of the phase becomes zero; and when the duty cycle of any phase PWM control signal is 0%, the

courant d'enroulement de la phase prend une valeur maximale négative.  winding current of the phase takes a negative maximum value.

Du fait que la fréquence porteuse dans la commande PWM est de 20 kHz dans cet exemple spécifique, un cycle PWM, T. est de 50,us. Les rapports cycliques de chaque signal PWM sont commandés de façon que la pé riode active de chaque signal PWM s'étende de manière égale sur l'axe de temps à partir du centre de chaque cycle PWM, comme représenté sur  Because the carrier frequency in the PWM control is 20 kHz in this specific example, a PWM, T cycle is 50 us. The duty cycle of each PWM signal is controlled so that the active period of each PWM signal extends equally on the time axis from the center of each PWM cycle, as shown in FIG.

la figure 2.Figure 2.

Sur la figure 2, chacun des cycles PWM est divisé en 7 périodes T1 à T7. Pendant les périodes T1 et T7, tous les éléments de commuta tion supérieurs 311, 313 et 315 sont bloqués; et tous les éléments de commutation inférieurs 312, 314 et 316 sont conducteurs. Pendant les périodes T2 et T6, I'élément de commutation supérieur de phase U 311 et les éléments de commutation inférieurs de phase V et de phase W. 314 et 316, sont conducteurs; et l'élément de commutation inférieur de phase U 312 et les éléments de commutation supérieurs de phase V et de phase W. 313 et 315, sont bloqués. Pendant les périodes T3 et T5, les éléments de commutation supérieurs de phase U et de phase V, 311 et 313, et l'élément de commutation inférieur de phase W 316 sont conducteurs; et les éléments de commutation inférieurs de phase U et de phase V, 312 et  In FIG. 2, each of the PWM cycles is divided into 7 periods T1 to T7. During periods T1 and T7, all upper switching elements 311, 313 and 315 are off; and all the lower switching elements 312, 314 and 316 are conductive. During periods T2 and T6, the upper U phase switching element 311 and the lower phase V and phase W. 314 and 316 switching elements are conductive; and the U-phase lower switching element 312 and the higher phase V and phase W. 313 and 315 switching elements are blocked. During periods T3 and T5, the upper phase U and phase V switching elements 311 and 313 and the lower phase switching element W 316 are conductive; and the lower switching elements of phase U and phase V, 312 and

314, et l'élément de commutation supérieur de phase W 315 sont bloqués.  314, and the upper switching element W phase 315 are blocked.

Pendant la période T4, tous les éléments de commutation supérieurs 311, 313 et 315 sont conducteurs; et tous les éléments de commutation infé rieurs 312, 314 et 316 sont bloqués. On notera que la combinaison de deux éléments de commutation inférieurs qui sont conducteurs pendant les périodes T2 et T6 (ou d'un élément de commutation inférieur qui est bloqué pendant les périodes) varie tour à tour au fur et à mesure que I'angle électrique change; et la combinaison de deux éléments de commu tation supérieurs qui sont conducteurs pendant les périodes T3 et T5 (ou d'un élément de commutation inférieur qui est conducteur pendant les pé  During the period T4, all the upper switching elements 311, 313 and 315 are conductive; and all the lower switching elements 312, 314 and 316 are off. Note that the combination of two lower switching elements which are conducting during periods T2 and T6 (or of a lower switching element which is blocked during the periods) varies in turn as the electric angle exchange; and the combination of two higher switching elements which are conducting during the periods T3 and T5 (or a lower switching element which is conductive during the periods of time).

riodes) varie tour à tour au fur et à mesure que l'angle électrique change.  diodes) varies in turn as the electrical angle changes.

L'unité de commande 40 échantillonne et bloque les chutes de tension aux bornes des résistances de mesure 317 à 319 avec un cycle d'échantillonnage plus court que chaque période et effectue une conver sion analogique-numérique des courants d'enroulements obtenus pour donner des valeurs de courant numériques. Comme on le voit sur la figure 2, du fait que deux éléments de commutation inférieurs, ou plus, sont blo qués pendant les périodes T3 à T5, la mesure des courants d'enroule ments est effectuée de préférence pendant n'importe lesquelles des pé  The control unit 40 samples and blocks the voltage drops across the measurement resistors 317 to 319 with a sampling cycle shorter than each period and performs an analog-to-digital conversion of the winding currents obtained to give digital current values. As can be seen in FIG. 2, since two or more lower switching elements are blocked during the periods T3 to T5, the measurement of the winding currents is preferably carried out during any of the periods of time.

riodes T1, T2, T6 et T7.T1, T2, T6 and T7.

La figure 3 est un schéma montrant comment les courants lu, Iv et Iw circulent dans l'onduleur 31 et les enroulements 11 à 13 pendant une période T1 ou T7. La figure 4 est un schéma montrant comment les courants lu, IY et Iw circulent dans l'onduleur 31 et les enroulements 11 à 13 pendant une période T2 ou T6. Sur ces figures, les lignes en trait gras  Fig. 3 is a diagram showing how the currents lu, Iv and Iw flow in the inverter 31 and the windings 11 to 13 during a period T1 or T7. Fig. 4 is a diagram showing how the currents lu, IY and Iw flow in the inverter 31 and the windings 11 to 13 during a period T2 or T6. In these figures, the bold lines

indiquent les chemins de courants.indicate the current paths.

Sur la figure 3, si la valeur absolue et le sens de chacun des courants de phase U. V et W qui sont supposés circuler dans le sens in diqué par des flèches sont exprimés par des vecteurs de courant lu, Iv et Iw, alors la somme des vecteurs de courant est égale à 0. Ainsi, lu + Iv + Iw = 0... (1) Sur la figure 4, si la valeur absolue et le sens de chacun des  In FIG. 3, if the absolute value and the direction of each of the phase currents U.V and W which are supposed to flow in the direction indicated by arrows are expressed by current vectors lu, Iv and Iw, then the the sum of the current vectors is equal to 0. Thus, lu + Iv + Iw = 0 ... (1) In FIG. 4, if the absolute value and the direction of each of the

courants de phase U. V et W qui sont supposés circuler dans le sens in-  phase currents U. V and W which are supposed to flow in the direction indi-

diqué par des flèches sont exprimés par des vecteurs de courant lu, Iv et Iw, alors la somme des vecteurs de courant des courants qui circulent dans des éléments de commutation inférieurs à l'état conducteur est égale au vecteur de courant du courant qui circule dans l'élément de commuta  are indicated by arrows are expressed by current vectors lu, Iv and Iw, then the sum of currents current vectors flowing in switching elements lower than the conductive state is equal to the current vector of the current flowing in the commuta element

tion supérieur à l'état conducteur. Si l'on suppose que l'élément de com-  higher than the conductive state. If we assume that the element of com-

mutation supérieur de phase U 311 est conducteur, il en résulte que: lu = Iv + Iw... (2)  higher mutation of phase U 311 is conductive, it follows that: lu = Iv + Iw ... (2)

La présente invention est basée sur ces principes.  The present invention is based on these principles.

Mode de Réalisation IRealization Mode I

La figure 5 est un organigramme montrant une opération de me-  Fig. 5 is a flowchart showing an operation of

sure de courant effectuée dans la période T1 ou T7 par l'unité de com-  current in the T1 or T7 period by the communication unit

mande 40, sous la commande du programme de mesure de courants d'en roulements stocké dans la mémoire morte 42, conformément à un premier mode de réalisation illustratif de l'invention. Dans ce mode de réalisation, on suppose que la mesure de courants d'enroulements est effectuée à un  Mande 40, under the control of the rolling current measurement program stored in read-only memory 42, according to a first illustrative embodiment of the invention. In this embodiment, it is assumed that the measurement of winding currents is performed at a

moment prédéterminé dans un cycle de rotation, c'est-à-dire dans la pé-  predetermined moment in a cycle of rotation, that is to say in the

riode T1 ou T7. Sur la figure 5, l'unité de commande 40 lit les valeurs de chute de tension provenant des résistances de mesure connectées aux  T1 or T7. In FIG. 5, the control unit 40 reads the voltage drop values from the measurement resistors connected to the

éléments de commutation inférieurs à l'état conducteur, au moment pré-  switching elements below the conducting state, at the moment

déterminé, à l'étape 100. L'unité de commande 40 stocke dans une posi-  determined in step 100. The control unit 40 stores in a posi-

tion de mémoire prédéterminée les valeurs de chute de tension lues ou les valeurs de courant correspondantes, à l'étape 102. L'unité de com mande 40 effectue un test à l'étape 106 pour voir s'il y a un élément de commutation inférieur quelconque dont le rapport cyclique est inférieur à une valeur prédéterminée. (Un élément de commutation inférieur dont le rapport cyclique est inférieur à la valeur prédéterminée est appelé "élé  predetermined reading of the read voltage drop values or the corresponding current values in step 102. The control unit 40 performs a test at step 106 to see if there is a switching element. any lower one whose duty cycle is less than a predetermined value. (A lower switching element whose duty cycle is smaller than the predetermined value is called

ment de commutation inférieur ayant un rapport cyclique insuffisant").  lower switching ratio with insufficient duty cycle ").

Dans la négative, ce qui signifie que la technique de l'invention n'est pas nécessaire, l'opération se termine. Si le résultat du test est OUI à l'étape  In the negative, which means that the technique of the invention is not necessary, the operation ends. If the test result is YES at step

106, alors l'unité de commande 40 calcule la somme de valeurs de cou-  106, then the control unit 40 calculates the sum of values of cou-

rant des éléments de commutation inférieurs autres que l'élément de commutation inférieur ayant le rapport cyclique plus faible, et elle stocke une version de la somme ayant un signe inversé, à la place de la valeur  lower switching elements other than the lower switching element having the lower duty cycle, and stores a version of the sum having an inverted sign, in place of the value

de courant stockée pour la phase ayant le rapport cyclique de valeur infé-  current stored for the phase having the duty cycle of less than

rieure, à l'étape 108.in step 108.

Conformément au premier mode de réalisation, une mesure pré-  In accordance with the first embodiment, a precautionary measure

cise des courants d'enroulements est possible en utilisant l'expression (1)  cise windings currents is possible using the expression (1)

dans la période T1 ou T7.in the period T1 or T7.

Mode de Réalisation IIMethod of realization II

Dans une seule mesure de courants d'enroulements, un échan-  In a single measurement of windings currents, an exchange of

tillonnage de chutes de tension est effectué pour chacun de plusieurs cy-  voltage drops is performed for each of several cycles.

cles PWM. Le premier échantillonnage de chutes de tension est effectué dans la période T1 ou T7. La figure 6 est un organigramme montrant une opération de mesure de courant effectuée par l'unité de commande 40  PWM keys. The first sampling of voltage drops is made in the T1 or T7 period. Fig. 6 is a flowchart showing a current measurement operation performed by the control unit 40

conformément à un second mode de réalisation illustratif de l'invention.  according to a second illustrative embodiment of the invention.

Sur la figure 6, l'unité de commande 40 lit tout d'abord les rapports cycli ques des éléments de commutation inférieurs 317, 318 et 319 dans la pé riode T1 ou T7 à l'étape 200. L'unité de commande 40 effectue un test pour voir s'il y a un élément de commutation inférieur quelconque ayant un rapport cyclique insuffisant (ou une phase avec une période active in suffisante) à l'étape 202. Dans la négative, ce qui signifie qu'une techni que spéciale n'est pas nécessaire, l'unité de commande 40 lit ensuite les valeurs de chute de tension dans la période T1 ou T7 et les convertit en valeurs de courant à l'étape 204. Si le résultat du test est OUI à l'étape  In FIG. 6, the control unit 40 first reads the duty cycles of the lower switching elements 317, 318 and 319 in the period T1 or T7 in step 200. The control unit 40 performs a test to see if there is any lower switching element having an insufficient duty cycle (or a phase with an active period in sufficient) at step 202. If not, which means that a special technique is not necessary, the control unit 40 then reads the voltage drop values in the period T1 or T7 and converts them into current values in step 204. If the test result is YES at step

202, la commande est transmise à l'étape 206.  202, the command is transmitted to step 206.

Dans l' affirm ative, l'étape 208 lit d es valeu rs de courant (c'est àdire des valeurs de chute de tension aux bornes des résistances de me sure) des éléments de commutation inférieurs à l'état conducteur dans la période T2 ou T6. Ensuite, l'étape 210 calcule la somme des valeurs de cou rant l ues, pou r l es utiliser co m me la valeur de courant d'enroulement de la phase ayant une période active insuffisante, et elle stocke les va  In the affirmative, step 208 reads current values (i.e. voltage drop values across the measurement resistors) from the lower switching elements to the conductive state in the period T2. or T6. Next, step 210 calculates the sum of the current values, to use the same as the winding current value of the phase having an insufficient active period, and stores the values.

leurs de courant lues et la somme.their current read and sum.

La figure 7 est une représentation graphique montrant comment les rapports cycliques des éléments de commutation supérieurs 311, 313 et 315 pour les trois phases changent pendant une période de rotation du moteur 1. Ces courbes concernent le cas d'un fonctionnement à rapport cyclique élevé dans lequel la mesure du courant d'enroulement pour une phase ayant une période active insuffisante est accomplie conformément à l'invention. De façon spécifique, le courant d'enroulement de la phase U est calcu lé à pa rti r des cou rants d'enroulements des phases V et W dans la période Tx; le courant d'enroulement de la phase V est calculé à partir des courants d'enroulements des phases W et U dans la période Ty; et le courant d'enroulement de la phase W est calculé à partir des courants  FIG. 7 is a graphical representation showing how the cyclic ratios of the upper switching elements 311, 313 and 315 for the three phases change during a rotation period of the motor 1. These curves relate to the case of high duty cycle operation in wherein the measurement of the winding current for a phase having an insufficient active period is accomplished in accordance with the invention. Specifically, the winding current of the phase U is calculated based on the winding currents of the V and W phases in the period Tx; the winding current of the phase V is calculated from the winding currents of the phases W and U in the period Ty; and the winding current of the phase W is calculated from the currents

d'enroulements des phases U et V dans la période Tz.  of windings of the phases U and V in the period Tz.

Comme décrit ci-dessus, l'invention permet une mesure précise des courants d'enroulements qui n'est pas affectée par la valeur du rap  As described above, the invention allows accurate measurement of winding currents that is not affected by the value of the rap.

port cyclique.cyclical port.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être ap portées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sane sortir du  It goes without saying that many modifications can be made to the device and to the method described and shown, without going out of

cadre de l'invention.framework of the invention.

1 11 1

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer avec une précision accrue des cou rants qui circulent dans des enroulements triphasés (11, 12, 13) dans un système de moteur (10), comprenant un moteur triphasé sans balai (1) et une unité de commande (40) pour commander le moteur, dans lequel l'unité de commande comprend un onduleur triphasé (31) comprenant des branches triphasées, chaque branche comportant un élément de commu tation supérieur (311, 313, 315), un élément de commutation inférieur (312, 314, 316) et une résistance (317, 318, 319) connectés en série dans I'ordre indiqué, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on lit des chutes de tensions aux bornes des résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) à l'état conducteur dans une période au cours de laquelle deux au moins des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) sont conducteurs; et si une valeur de courant correcte n'est pas obtenue à partir de l'un des éléments de commutation inférieurs, on calcule un courant circulant dans cet élément de commutation inférieur à partir de chutes de tension lues aux bornes de résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) autres que l'élément de commuta  A method for measuring with increasing accuracy currents flowing in three-phase windings (11, 12, 13) in a motor system (10), comprising a brushless three-phase motor (1) and a control unit (40). ) for controlling the motor, wherein the control unit comprises a three-phase inverter (31) comprising three-phase branches, each branch comprising an upper switching element (311, 313, 315), a lower switching element (312, 314, 316) and a resistor (317, 318, 319) connected in series in the order indicated, characterized in that it comprises the following steps: it reads voltage drops across the resistors (317, 318, 319 ) connected to lower switching elements (312, 314, 316) in the conductive state in a period during which at least two of the lower switching elements (312, 314, 316) are conducting; and if a correct current value is not obtained from one of the lower switching elements, a current flowing in this lower switching element is calculated from voltage drops read across the resistors (317, 318). , 319) connected to lower switching elements (312, 314, 316) other than the switching element tion inférieur considéré.considered lower. 2. Unité de commande pour commander un moteur triphasé sans balai (1), caractérisée en ce qu'elle comprend: un onduleur (31) pour faire circuler des courants dans des enroulements triphasés (11, 12, 13) du moteur (1), cet onduleur comprenant trois branches, chaque branche comportant un élément de commutation supérieur (311, 313, 315), un élément de commutation inférieur (312, 314, 316) et une résistance (317, 318, 319) connectés en série dans l'ordre indiqué; des moyens (40) pour lire des chutes de tension aux bornes des résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) à I'état conducteur dans une période pendant laquelle deux au moins des éléments de commutation inférieurs sont conducteurs; et des moyens (40), réagissant à une détermination du fait qu'une valeur de courant cor recte n'est pas obtenue à partir de l'un des éléments de commutation infé rieurs (312, 314, 316), en calculant un courant qui circule dans cet élément de commutation inférieur à partir des chutes de tension lues aux bornes de résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation  2. Control unit for controlling a brushless three-phase motor (1), characterized in that it comprises: an inverter (31) for circulating currents in three-phase windings (11, 12, 13) of the motor (1) , said inverter comprising three branches, each branch comprising an upper switching element (311, 313, 315), a lower switching element (312, 314, 316) and a resistor (317, 318, 319) connected in series in the order indicated; means (40) for reading voltage drops across the resistors (317, 318, 319) connected to the lower switching elements (312, 314, 316) in the conductive state in a period during which at least two of the lower switching elements are conductive; and means (40) responsive to a determination that a true current value is not obtained from one of the lower switching elements (312, 314, 316) by calculating a current which flows in this lower switching element from the voltage drops read across the resistors (317, 318, 319) connected to switching elements inférieurs autres que l'élément de commutation inférieur considéré.  lower than the lower switching element considered. 3. Unité de commande selon la revendication 2, dans laquelle un rapport cyclique de l'un des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) est inférieur à une valeur prédéterminée, caractérisée en ce que les moyens (40) pour lire des chutes de tension comprennent des moyens pour lire ces chutes de tension dans une période au cours de la quelle tous les éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) sont conducteurs; et les moyens (40) pour calculer un courant circulant dans I'élément de commutation inférieur considéré comprennent des moyens pour calculer une somme des chutes de tension lues et pour déterminer une version de cette somme avec un signe inversé pour le courant circu  A control unit according to claim 2, wherein a duty cycle of one of the lower switching elements (312, 314, 316) is less than a predetermined value, characterized in that the means (40) for reading voltage drops comprise means for reading these voltage drops in a period during which all the lower switching elements (312, 314, 316) are conducting; and the means (40) for calculating a current flowing in the considered lower switching element comprises means for calculating a sum of the voltage drops read and for determining a version of this sum with an inverted sign for the circulating current. lant dans l'élément de commutation inférieur considéré.  in the lower switching element under consideration. 4. Unité de commande selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: des moyens (40) pour déterminer si un rapport cyclique de l'une quelconque de trois phases est inférieur à une valeur prédéterminée; et des moyens (40) réagissant à une détermination du fait qu'un rapport cyclique de l'une des trois phases est inférieur à la valeur prédéterminée, en calculant un courant pour la phase considérée parmi les trois phases, à partir des chutes de tension aux bornes des ré sistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation in férieurs (312, 314, 316) à l'état conducteur pour des phases autres que la  4. Control unit according to claim 2, characterized in that it further comprises: means (40) for determining whether a duty cycle of any one of three phases is less than a predetermined value; and means (40) responsive to a determination that a duty cycle of one of the three phases is less than the predetermined value, by calculating a current for the considered phase among the three phases, from the voltage drops at the terminals of the resistors (317, 318, 319) connected to lower switching elements (312, 314, 316) in the conductive state for phases other than the phase considérée parmi les trois phases.  phase considered among the three phases. 5. Unité de commande selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de décision pour déterminer si, dans un cycle de rotation, il y a une seconde période au cours de laquelle un seul des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) est blo qué, et un rapport cyclique de cet élément de commutation inférieur uni que est inférieur à la valeur prédéterminée; et en ce que les moyens pour calculer un co urant pour la phase considérée pa rm i les trois phases com prennent: des moyens qui, en réponse à une détermination du fait que la seconde période existe dans le cycle de rotation, lisent des chutes de tension aux bornes des résistances connectées à des éléments de com mutation inférieurs à l'état conducteur dans la seconde période; et des moyens pour calculer une somme des chutes de tension lues et pour dé terminer une version de cette somme avec un signe inversé, pour un cou  5. Control unit according to claim 4, characterized in that it further comprises decision means for determining whether, in a rotation cycle, there is a second period in which only one of the lower switching elements (312, 314, 316) is inhibited, and a duty cycle of this lower switching element is smaller than the predetermined value; and in that the means for calculating a co urant for the phase considered by the three phases comprises: means which, in response to a determination that the second period exists in the rotation cycle, read falls of voltage across the resistors connected to switching elements lower than the conductive state in the second period; and means for calculating a sum of the voltage drops read and for determining a version of this sum with an inverted sign, for a neck rant circulant dans l'élément de commutation inférieur unique considéré.  rant flowing in the considered single lower switching element. 6. Unité de commande selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens qui réagissent à une détermina tion du fait que tous les rapports cycliques des trois phases sont au des sus de la valeur prédéterminée pour calculer, pour les trois phases, des courants respectifs à partir des chutes de tension dans les résistances respectives.  6. Control unit according to claim 4, characterized in that it further comprises means which respond to a determination that all the cyclic ratios of the three phases are above the predetermined value to calculate, for the three phases, respective currents from the voltage drops in the respective resistances. 7. Système de moteur comprenant: un moteur triphasé sans balai (1); des moyens de commande (3) pour commander le moteur tri phasé sans balai (1) sur la base d'une modulation d'impuisions en largeur, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent: un ondu leur triphasé (30) pour faire circuler des courants dans des enroulements triphasés (11, 12, 13) du moteur, cet onduleur comprenant trois branches, chaque branche comportant un élément de commutation supérieur (311, 313, 315), un élément de commutation inférieur (312, 314, 316) et une résistance (317, 318, 319) connectés en série dans l'ordre indiqué; des moyens (40) pour lire des chutes de tensions aux bornes des résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) à l'état conducteur dans une période au cours de laquelle deux au moins des éléments de commutation inférieurs sont conducteurs; et des moyens (40) qui réagissent à une détermination du fait qu'une va leur de courant correcte n'est pas obtenue à partir de l'un des éléments de commutation inférieurs (312, 314, 316) en calculant un courant qui cir cule dans l'élément de commutation inférieur considéré, à partir de chutes de tension lues aux bornes de résistances (317, 318, 319) connectées à des éléments de commutation inférieurs autres que l'élément de commuAn engine system comprising: a brushless three-phase motor (1); control means (3) for controlling the brushless tri-phased motor (1) on the basis of a pulse width modulation, characterized in that the control means comprises: a three-phase unite (30) for circulating currents in three-phase windings (11, 12, 13) of the motor, said inverter comprising three branches, each leg having an upper switching element (311, 313, 315), a lower switching element (312, 314, 316 ) and a resistor (317, 318, 319) connected in series in the indicated order; means (40) for reading voltage drops across the resistors (317, 318, 319) connected to lower switching elements (312, 314, 316) in the conductive state in a period during which two less of the lower switching elements are conductive; and means (40) responsive to a determination that a correct current value is not obtained from one of the lower switching elements (312, 314, 316) by calculating a current which is in the lower switching element under consideration, from voltage drops read across the resistors (317, 318, 319) connected to lower switching elements other than the switching element.
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