FR2919772A1 - Procede de commande de l'alimentation d'un moteur electrique triphase a partir d'une source de tension continue et dispositif pour sa mise en oeuvre. - Google Patents

Procede de commande de l'alimentation d'un moteur electrique triphase a partir d'une source de tension continue et dispositif pour sa mise en oeuvre. Download PDF

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Abstract

Procédé de commande de l'alimentation d'un moteur électrique triphasé (16) à partir d'une source de tension continue (14), comprenant une étape de détermination de conditions de fonctionnement du moteur dans laquelle on affecte des valeurs à des paramètres (id*, iq*) de commande du moteur correspondant à ces conditions de fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend :- une étape de test pour déterminer si les valeurs affectées aux paramètres de commande sont adaptées à une caractéristique de la source de tension continue, puis- si cette étape de test est négative, une étape de modification des valeurs affectées aux paramètres de commande, puis- une étape de fonctionnement du moteur dans les conditions de fonctionnement définies par les valeurs affectées aux paramètres de commande.

Description

1 La présente invention se rapporte à un procédé de commande de
l'alimentation d'un moteur électrique.
Il est connu d'utiliser des moteurs électriques pour actionner des organes d'un véhicule automobile et notamment d'utiliser des moteurs électriques dans des systèmes de direction et de freinage. La motorisation de ces systèmes fait souvent appel à des moteurs de type synchrones sans balais (à aimants permanents) permettant un bon ratio puissance/poids et ne nécessitant que peu de maintenance (en comparaison avec les moteurs à courant continu). La commande du moteur est réalisée en coordonnées de Park. Elle peut être mise en oeuvre grâce à un dispositif de commande comprenant deux modules : • un module de commande vectorielle, qui permet la détermination et l'établissement d'un point de fonctionnement du moteur, et un module de commande rapprochée, qui permet l'asservissement du moteur sur ce point de fonctionnement.
Le brevet US 6,550,871 décrit un système dans lequel on génère des valeurs de courants de consigne lq et Id en coordonnées de Park, cette génération de valeurs étant basée sur des principes de logique floue. Les inconvénients de l'utilisation d'une logique floue sont bien connus : notamment, elle ne permet pas de garantir la stabilité des algorithmes utilisés, elle utilise de nombreux paramètres influant le réglage et celui-ci est par conséquent complexe et elle est dispendieuse en temps de calculs.
La demande US 2006/0113954 décrit une solution pour déterminer le point de fonctionnement du moteur, en générant des valeurs de courants de consigne lq et Id en coordonnées de Park. La solution est basée sur la mise en place de deux régulateurs : le premier régulateur génère un courant lq à partir de la consigne de vitesse et le deuxième régulateur intervient de manière prioritaire lorsqu'une saturation en tension est détectée et génère MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
2 une consigne de courant Id qui tend à faire diminuer la tension aux bornes du moteur. Dans ce cas, seule la tension Vq est saturée pour respecter la tension disponible. L'inconvénient de ce type de solution est qu'il n'empêche pas des phases transitoires pendant lesquelles la saturation de tension n'est pas respectée. Ainsi, cette solution est par conception non optimale et uniquement curative. Par ailleurs, la stabilité d'un tel système n'est pas facile à démontrer. Le réglage du correcteur est complexe.
Avec ces solutions, il est courant que le point de fonctionnement déterminé ou les conditions de fonctionnement du moteur déterminées ne soient pas permises par une source de tension limitée qui serait utilisée. C'est notamment le cas dans le cadre d'une application automobile, la détermination du point de fonctionnement est particulièrement importante dans la mesure ou la tension d'alimentation est relativement faible (batterie 12V) et peut être sensiblement réduite sous l'effet de l'intensité du courant débité par celle-ci. Une bonne détermination du point de fonctionnement du moteur permet d'améliorer les performances du moteur malgré sa force contre électromotrice.
Ainsi, par exemple, dans le cas d'un système de freinage électrique, l'augmentation de vitesse de rotation se traduit par un meilleur temps de réponse du système.
Le but de l'invention est de fournir un procédé de commande d'un moteur palliant les inconvénients précités et améliorant les procédés de commande connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention permet de s'assurer qu'un point de fonctionnement déterminé du moteur est compatible avec la source de tension alimentant ce moteur avant de tenter de faire fonctionner ce moteur dans les conditions de ce point de fonctionnement. L'invention se rapporte encore à un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procédé. MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
3 Le procédé selon l'invention permet de commander l'alimentation d'un moteur électrique triphasé à partir d'une source de tension continue. II comprend une étape de détermination de conditions de fonctionnement du moteur dans laquelle on affecte des valeurs à des paramètres de commande du moteur correspondant à ces conditions de fonctionnement. Il est caractérisé en ce qu'il comprend : une étape de test pour déterminer si les valeurs affectées aux paramètres de commande sont adaptées à une caractéristique de la source de tension continue, puis si cette étape de test est négative, une étape de modification des valeurs affectées aux paramètres de commande, puis une étape de fonctionnement du moteur dans les conditions de fonctionnement définies par les valeurs affectées aux paramètres de comrnande.
Les paramètres de commande peuvent être des courants de consigne direct et en quadrature établis en coordonnées de Park. L'étape de détermination peut comprendre : une phase d'entrée d'une consigne de couple, une phase de détermination d'une première valeur de courant de Park en quadrature permettant au moteur de produire ce couple, à courant de Park direct nul, et l'étape de test peut comprendre : une première phase de test pour déterminer si la première valeur de courant de Park en quadrature et le courant de Park direct nul correspondent à des conditions de fonctionnement du moteur sous une tension inférieure à la tension disponible aux bornes du moteur.
MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
4 Si la première phase de test est vérifiée, l'étape de fonctionnement peut comprendre une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la première valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la valeur nulle au courant de Park direct.
Si la première phase de test n'est pas vérifiée : l'étape de modification peut comprendre une phase d'affectation d'une deuxième valeur non nulle au courant de Park direct, et l'étape de fonctionnement peut comprendre une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la première valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la deuxième valeur au courant de Park direct.
Si la première phase de test n'est pas vérifiée : l'étape de modification peut comprendre une phase d'affectation d'une troisième valeur au courant de Park en quadrature, la troisième valeur étant inférieure à la première valeur et une phase d'affectation d'une quatrième valeur non nulle au courant de Park direct, et l'étape de fonctionnement peut comprendre une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la troisième valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la quatrième valeur au courant de Park direct.
Le procédé de commande peut comprendre une phase de détermination d'une intensité maximale circulant dans le moteur et l'étape de test peut comprendre une deuxième phase de test pour déterminer si les valeurs affectées aux courants de Park sont telles que la racine carrée de la somme de leurs carrés respectifs est inférieure à l'intensité maximale délivrable par la source de tension.
MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc Si la deuxième phase de test est vérifiée, l'étape de fonctionnement peut comprendre une phase de fonctionnement du moteur déterminé par les valeurs affectées aux courants de Park.
5 Si la deuxième phase de test n'est pas vérifiée, l'étape de modification peut comprendre une phase de réduction des valeurs affectées aux courants de Park de manière à ce que ces valeurs vérifient la deuxième phase de test et l'étape de fonctionnement peut comprendre une phase de fonctionnement déterminé par les valeurs réduites des courants de Park.
Le dispositif selon l'invention permet de commander l'alimentation d'un moteur électrique triphasé à partir d'une source de tension continue. II comprend des moyens matériels et logiciels pour mettre en oeuvre le procédé défini précédemment.
Les moyens matériels peuvent comprendre un premier module électronique pour définir des paramètres de commande du moteur en coordonnées de Park et un deuxième module électronique pour définir les caractéristiques des signaux d'alimentation des phases du moteur.
Le système de direction assistée selon l'invention comprend un moteur électrique triphasé dont l'alimentation électrique est commandée par un dispositif défini précédemment. 25 Le véhicule automobile selon l'invention comprend un dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur électrique triphasé défini précédemment ou un système de direction assistée défini précédemment.
Deux contraintes sont à prendre en compte pour la détermination du point 30 de fonctionnement du moteur : MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc 20
6 • pour que les tensions d'alimentation des phases puissent être générées par le biais d'un pont triphasé alimenté par une source de tension d'amplitude E, il faut que le point de fonctionnement F, représenté dans un diagramme de Fresnel comme l'extrémité d'un vecteur v ayant pour origine O (l'origine du diagramme de Fresnel), reste à l'intérieur d'un cercle de centre O et de rayon VI, avec V, = pour une modulation de largeur d'impulsion vectorielle (MLI). (Il existe aussi des MLI intersectives pour lesquelles V, = E ). Dans la suite de cette demande, on ne considère que le cas d'une modulation de largeur d'impulsion vectorielle.
pour que l'amplitude du courant dans les phases moteur reste inférieure à une valeur Imax donnée, il faut que le point de fonctionnement F, représenté dans un diagramme de Fresnel comme l'extrémité d'un vecteur v ayant pour origine O, l'origine du diagramme de Fresnel et comme l'extrémité d'un vecteur z.i ayant pour origine P, reste à l'intérieur d'un cercle de centre P et de rayon Z.Imax. z.i représente la tension développée par le courant dans l'impédance de phase z=R+jLw, avec Z = RZ + L2w2 .
Les figures du dessin annexé représentent, à titre d'exemple, un mode d'exécution d'un procédé de commande selon l'invention et un mode de réalisation d'un dispositif pour mettre en oeuvre un tel procédé. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande d'alimentation permettant de mettre en oeuvre un procédé selon l'invention. MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc25 7 La figure 2 est un ordinogramme d'un mode d'exécution du procédé de commande selon l'invention.
Les figures 3 à 6 sont des diagrammes de Fresnel dans lesquels sont 5 représentés différents points de fonctionnement d'un moteur.
La figure 7 est un ordinogramme expliquant la logique de modification des conditions de fonctionnement du moteur de manière à ce que celles-ci soient compatibles avec la source de tension alimentant le moteur. La figure 8 est un ordinogramme détaillé expliquant la logique de modification des conditions de fonctionnement du moteur de manière à ce que celles-ci soient compatibles avec la source de tension alimentant le moteur. 15 L'installation 10 de la figure 1 comprend principalement un moteur triphasé 16, un dispositif 17 d'alimentation du moteur et un dispositif 13 de commande de l'alimentation. Ce moteur est de préférence un moteur d'organe d'un véhicule automobile. Il est de préférence de type 20 brushless et comprend donc de préférence un rotor à aimants permanents.
Le dispositif d'alimentation 17 comprend une source de tension continue 14 telle que par exemple une batterie de véhicule automobile ou un ensemble 25 formé par une batterie et un alternateur d'un véhicule automobile et un pont triphasé 15 pour générer des tensions d'alimentation sur les trois phases du moteur. Le pont 15 utilise pour ce faire la tension fournie par la source de tension 14.
30 Le dispositif de commande de l'alimentation 13 permet de définir les caractéristiques des signaux d'alimentation à fournir à chacune des phases MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc 10
8 du moteur afin d'alimenter celui-ci de la manière la plus appropriée possible. Il comprend pour ce faire un module de commande vectorielle 11 qui permet la détermination et l'établissement d'un point de fonctionnement du moteur et un rnodule de commande rapprochée 12 qui permet l'asservissement du moteur sur ce point de fonctionnement.
L'entrée du module de commande vectorielle est par exemple attaquée par une consigne de couple C* fournie par un autre système d'un véhicule. Le module utilise cette consigne pour établir des valeurs de paramètres de commande du moteur, ces paramètres sont de préférence un courant de Park en quadrature iq* et un courant de Park direct id*. Les valeurs de ces paramètres sont fournies au module de commande rapprochée qui les convertit en des caractéristiques des signaux à fournir sur les phases du moteur. Un retour d'information des courants consommés dans les phases est prévu vers le dispositif de commande d'alimentation.
Le dispositif de commande d'alimentation comprend aussi des moyens logiciels pour mettre en oeuvre le procédé de commande selon l'invention, c'est-à-dire des moyens logiciels pour régir le fonctionnement du dispositif de commande conformément au procédé de commande selon l'invention. Ces moyens logiciels comprennent des algorithmes implémentés par des programmes.
Un exemple de mode de réalisation du procédé de commande d'alimentation selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 2.
Dans une première étape 100, on détermine des valeurs qu'on affecte aux paramètres de commande du moteur. Cette détermination est notamment faite en utilisant la consigne de couple C* fournie au dispositif de commande et la vitesse de rotation instantanée du moteur. Les paramètres peuvent notamment comprendre le courant de Park en quadrature iq* et le M S \2 . R442.12 F R. 4 8. dpt. do c
9 courant de Park direct id*. De préférence, on peut affecter au courant de Park en quadrature iq*, la valeur iqc permettant d'obtenir le couple de consigne en sortie de moteur et affecter au courant de Park direct id*, la valeur nulle.
Dans une deuxième étape 110, on teste si les valeurs affectées aux paramètres de commande sont compatibles avec les caractéristiques de la source de tension continue utilisée pour alimenter le moteur. Notamment, on teste si ces paramètres correspondent ou définissent des conditions de fonctionnement et particulièrement des conditions d'alimentation qui peuvent être assurées par la source de tension compte tenu par exemple de la tension et du courant qu'elle est capable de débiter.
Si tel est le cas, or passe à une étape 130, dans laquelle on fait fonctionner 15 le moteur en l'alimentant dans des conditions définies par les valeurs retenues des paramètres de commande.
Si tel n'est pas le cas, on passe à une étape 120, dans laquelle on modifie les valeurs des paramètres de commande. La logique de modification des 20 valeurs de ces paramètres est décrite en détail plus bas. Une fois ces valeurs modifiées, on boucle sur l'étape de test 110.
Le principe de la logique de modification repose sur les études suivantes : Après établissement des équations de fonctionnement d'un moteur à pôles 25 lisses et aimants permanents, l'étude des diagrammes vectoriels de Fresnel en accélération et en freinage permet de définir un point de fonctionnement permettant d'optimiser le couple fourni en fonction des conditions d'alimentation. La commande vectorielle a pour objectif de permettre au moteur, à tension disponible entre phases E et vitesse de rotation électrique 30 w données, de fournir un couple (proportionnel au courant en quadrature iq) le plus proche possible de celui demandé par la boucle de vitesse. MS\2. R442.12FR.48 dpt. doc
10 Afin de simplifier les calculs, l'analyse est effectuée pour un moteur à pôles lisses pour lequel Ld = Lq = L. Les résultats, utilisés pour un moteur à pôles saillants avec L = Lq, fournissent donc une solution pessimiste dans laquelle la tension réelle est inférieure à celle issue du calcul.
Le diagramme de Fresnel de la Figure 3, tracé pour un moteur à pôles lisses dans le cas d'accélération avec un courant direct id nul, représente les grandeurs dimensionnantes suivantes : la force contre-électromotrice ke.w, la tension R.i induite par le courant i dans la résistance des enroulements de phase, la tension en quadrature L.w.i développée par le courant i dans l'inductance des enroulements de phase, la tension v correspondante aux bornes des enroulements de phase. 15 Sur ce diagramme, les grandeurs directes (indicées d) correspondent aux projections sur l'axe vertical des différents vecteurs et les grandeurs en quadrature (indicées q) correspondent à leurs projections sur l'axe horizontal. Comme déjà expliqué précédemment, deux contraintes sont à prendre en compte pour que les conditions d'alimentation du moteur soient réalisables à partir de la source de tension continue : ù la tension ne doit pas être trop élevée (v < ), et 25 ù l'intensité ne doit pas être trop élevée (i < Imax).
Ainsi, pour que les tensions d'alimentation des phases puissent être générées par le biais d'un pont triphasé alimenté par une source de tension d'amplitude E, il faut que le point de fonctionnement F, représenté dans un 30 diagramme de Fresnel comme l'extrémité d'un vecteur v ayant pour origine MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc 20 O (l'origine du diagramme de Fresnel), reste à l'intérieur d'un cercle de centre O et de rayon V, E avec V= Et, pour que l'amplitude du courant dans les phases moteur reste inférieure
à une valeur Imax donnée, il faut que le point de fonctionnement F, représenté dans un diagramme de Fresnel comme l'extrémité d'un vecteur v ayant pour origine O, l'origine du diagramme de Fresnel, et comme l'extrémité d'un vecteur z.i ayant pour origine P, reste à l'intérieur d'un cercle de centre P et de rayon Z.Imax. z.i représente la tension développée
par le courant dans l'impédance de phase z = R + j L w, avec Z = JR2 +12w2 . Il est préalablement supposé que le courant demandé iqc est inférieur à l'intensité maximale délivrable Imax (saturation préalable de la consigne de courant) et donc que le point de fonctionnement F du moteur est à l'intérieur du cercle de centre P et d'un rayon Z.Imax représenté à la figure 3. On affecte initialement des valeurs aux paramètres de commande déterminant les conditions de fonctionnement du moteur. Par exemple, comme vu précédemment, on affecte une valeur iqc au courant de Park en quadrature et la valeur nulle au courant de Park direct. Ceci détermine la position d'un point de fonctionnement noté Fo dans le repère de Fresnel. Selon la position du point de fonctionnement Fo par rapport au deux cercles de rayon V et Z.Imax, diverses situations peuvent se présenter. On explique ces diverses situations rencontrées dans le diagramme de Fresnel et en parallèle la logique de modification des valeurs des paramètres de commande en référence à l'ordinogramme de la figure 7, l'ordinogramme représentant la logique développée en étudiant le diagramme de Fresnel.
MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
12 Dans une première phase de test 200, on teste si le point de fonctionnement Fo est inclus dans le cercle de centre O et de rayon (par exemple si vo = ). Si tel est le cas, la tension disponible aux bornes de la source de tension est suffisante : le point de fonctionnement Fo est à l'intérieur du cercle v=Vo et les caractéristiques de la source de tension sont donc adaptées aux conditions de fonctionnement du moteur. De ce fait, il n'est pas nécessaire de modifier les paramètres de commande du moteur et le moteur est alimenté avec ces paramètres de commande non modifiés dans une phase 210.
Dans l'étape 200, si le point de fonctionnement Fo n'est pas inclus dans le E E cercle de centre 0 et de rayon ù,/,3 (par exemple si VI = ~ ), on passe à une phase 220 dans laquelle on teste l'existence d'une intersection entre la perpendiculaire au segment [PF0] au point Fo et le cercle de rayon et de centre O. Cette perpendiculaire Z.Iq = Zigc est la droite des points de fonctionnement du moteur à couple constant. S'il existe une intersection, on appelle Fc la première intersection rencontrée depuis Fo (par exemple si Vi = ) et on passe à une phase 230 dans laquelle on teste si l'intensité du courant moteur dans les phases n'est pas trop élevée. Autrement dit, si le point Fe est inclus dans le cercle de centre P et de rayon Z.Imax. Si tel est le cas (par exemple Imax=lmaxo), on passe à une phase 240 dans laquelle on modifie les valeurs des paramètres de commande de manière à atteindre ce point de fonctionnement Fc. Par exemple, on maintient le courant de Park en quadrature à la valeur iqc et on fixe une valeur non nulle pour le courant de Park direct. Ainsi, le point de fonctionnement est déplacé MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
13 sur la droite jusqu'à rencontrer le cercle correspondant à la tension maximale admissible. Ce déplacement est obtenu en injectant un courant de Park direct pour modifier les vecteurs PFc, PA et AFc comme représenté à la figure 4. Ce déplacement est appelé déplacement à couple constant. Par contre, si le point Fc n'est pas inclus dans le cercle de centre P et de rayon Z.Imax (par exemple si Imax=lmaxi), on passe à une phase 270 qui sera détaillée plus loin. 15 Dans une phase suivante 250, on met en oeuvre une phase de test identique à la phase 230 pour déterminer si l'intensité du courant moteur dans les phases n'est pas trop élevée. Autrement dit, si le point Fr est inclus dans le cercle de centre P et de rayon Z.Imax. Si tel est le cas (par exemple Imax=lmaxo), on passe à une phase 260 dans laquelle on modifie les 20 valeurs des paramètres de commande de manière à atteindre ce point de fonctionnement Fr. Par exemple, on réduit le courant de Park en quadrature à une valeur inférieure à la valeur iqc et on fixe une valeur non nulle pour le courant de Park direct. Ainsi, le point de fonctionnement est déplacé sur la droite (OH) jusqu'à rencontrer le cercle correspondant à la tension 25 maximale admissible. Ce déplacement est obtenu en modifiant les courants de Park pour modifier les vecteurs PFr, PA et AFr comme représenté à la figure 5. Ce déplacement est appelé déplacement à couple réduit, dans la mesure où l'on réduit le courant de Park en quadrature et donc le couple du moteur. 30 MS\2. R442.12FR.48. dpt.doc 10 Si à l'issue de la phase 220, il s'avère qu'il n'existe pas d'intersection entre la droite Z.Iq=Z.lgc et le cercle, on passe à une phase 245 dans laquelle on détermine le point de fonctionnement Fr comme l'intersection de la perpendiculaire à la droite Z.lq = Z.Igc passant par l'origine O et du cercle de centre O et de rayon E 14 Par contre, si le point Fr n'est pas inclus dans le cercle de centre P et de rayon Z.Imax (par exemple si Imax=lmax1), on passe à une phase 270.
Dans cette phase 270, on recherche une intersection entre les deux cercles 5 de centre O et de rayon E et de centre P et de rayon Z.Imax. Si une telle intersection existe on la nomme F; et on l'utilise dans une phase 280 comme point de fonctionnement du moteur. Ainsi, on modifie les valeurs des paramètres de commande de manière à atteindre ce point de fonctionnement F. Par exemple, on fixe les courants de Park adéquats. 10 Ainsi, le point de fonctionnement est déplacé sur le cercle de rayon jusqu'à rencontrer le cercle de rayon Z.Imax. Ce déplacement est obtenu en modifiant les courants de Park pour modifier les vecteurs PF;, PA et AF; comme représenté à la figure 6. Ce déplacement est appelé déplacement à intensité imposé. 15 S'il n'existe pas d'intersection entre les deux cercles, les paramètres de commande sont modifiés d'une autre manière. Par exemple les courants de Park sont fixés à zéro. De préférence, le système ayant envoyé la consigne de couple C* est informé qu'il n'existe pas de point de fonctionnement du 20 moteur correspondant à cette consigne. Ainsi, il peut de nouveau établir une nouvelle consigne, cette fois plus adaptée au moteur et à son dispositif d'alimentation.
En résumé, dans le diagramme de Fresnel, on déplace le point de 25 fonctionnement initial Fo, d'abord sur la droite Z.Ig=Z.Igc, puis sur la droite (OH), puis sur le cercle de rayon jusqu'à trouver des conditions de fonctionnement et notamment des conditions d'alimentation convenant à la source de tension continue utilisée. M S \2. R442.12 F R.4 8. dpt. do c En utilisant les notations suivantes : Z -/R 2 + L2w 2 MJ2=igc2+2•R.ke.w igc+ AI2 = lmax2 -igc2 (ke•w 2 ( E \2 Z ) \11j•Z) Je = L•ke•w2
z2 Kr =1+/ E l2 _2 E•R (Z•Imax\2 \ J .ke•w,) ,/-à-. ke.w.Z ke•w , v Z•i c+ke•w•R H ù q Z Ji=2 (Z Iman: 2 _( E \2 ke•w ke•w) J .ke•w, Z 1+ avec: C* : Consigne de couple E : Tension disponible aux bornes de la source de tension et donc tension disponible entre phases pour alimenter le moteur i : Amplitude du courant moteur : i = V id2 + iq2 ia,b,c ou iabc : Courants moteur dans les phases a, b ou c id*, iq* : Consignes de courant moteur en coordonnées de Park id, id ou idq : Courants moteur en coordonnées de Park iqc : Dans les coordonnées de Park, courant moteur en quadrature permettant d'obtenir le couple de consigne, à courant moteur direct nul Imax : Amplitude maximale autorisée du courant moteur Kc : Coefficient de couple ke : Coefficient de force contre électromotrice avec la vitesse de rotation électrique Ke : Coefficient de force contre électromotrice avec la vitesse de rotation mécanique MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc La, L, Ld, Lq : Induclrances des phases du moteur
Mab : Mutuelle inductance entre deux phases
p : Nombre de paires de pôles du moteur
Pe : Puissance électrique consommée par le moteur Ra ou R : Résistance des phases du moteur
s : Opérateur de Laplace
Uii : Tension entre phases i et j v : Amplitude (v:=.JVd2+Vq2) ou valeur complexe (v=vd+j•vq) de la tension moteur. va,b,c ou vabc : Tensions de phases moteur
vd, Vq ou vdq : Tensions moteur en coordonnées de Park V : Tension de phase disponible pour alimenter le moteur : V = z : Impédance complexe d'une phase moteur : z = R+ j • L • w Z : Impédance d'une phase moteur : Z = -à 2 + L 2 w 2
(pi : Déphasage entre tension moteur et courant moteur : tan çP = L • w R Or : Vitesse de rotation mécanique du moteur
w : Pulsation du courant moteur
wr : Vitesse de rotation électrique du moteur (wr = p Or) il est décrit à la figure 8 une logique détaillée d'affectation de valeurs aux courants de Park clans chacun des cas décrits précédemment en référence à la figure 7. Les phases d'affectation de valeurs aux courants de Park sont référencées comme sur la figure 7. Les phases 260 et 280 sont néanmoins dédoublées en phases 260a et 260b selon que le moteur entraîne une charge ou est entraîné par cette charge et en phases 280a et 280b selon que le moteur entraîne une charge ou est entraîné par cette charge. Les autres phases référencées 300 à 370 sont des phases de test MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
17 correspondant à une traduction numérique de la logique décrite précédemment en référence à la figure 7.
Grâce à cette invention, le calcul des points de fonctionnement du moteur est entièrement analytique et basé sur des raisonnements géométriques sur le diagramme de Fresnel : une fois les expressions analytiques obtenues, leur calcul en temps réel est rapide et optimal.
Les paramètres de commande du moteur (générés en coordonnées de Park) sont définis par de calculs réalisés de manière automatique à partir des caractéristiques physiques du moteur (résistance, inductance et coefficient de force électromotrice).
La solution proposée présente les avantages suivants: - la structure d'algorithme est déterministe : le point de fonctionnement est toujours optimal, - le réglage de l'algorithme est quasi inexistant puisqu'il fautuniquement définir les paramètres physiques du moteur qui de tout façon doivent être connus pour le pilotage en couple (résistance, inductance et coefficient de force électromotrice), - la stratégie garantit d'obtenir le point de fonctionnement optimal ; il est donc possible de diminuer les temps de ralliement des actionneurs.
Un tel procédé de commande peut notamment être utilisé pour actionner un système de direction assistée. MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc

Claims (13)

  1. Revendications
    : 1 Procédé de commande de l'alimentation d'un moteur électrique triphasé (16) à partir d'une source de tension continue (14), comprenant une étape de détermination de conditions de fonctionnement du moteur dans laquelle on affecte des valeurs à des paramètres (id*, iq*) de commande du moteur correspondant à ces conditions de fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend : une étape de test pour déterminer si les valeurs affectées aux paramètres de commande sont adaptées à une caractéristique de la source de tension continue, puis si cette étape de test est négative, une étape de modification des valeurs affectées aux paramètres de commande, puis une étape de fonctionnement du moteur dans les conditions de fonctionnement définies par les valeurs affectées aux paramètres de commande.
  2. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres de commande sont des courants de consigne direct et en quadrature (id*, iq*) établis en coordonnées de Park.
  3. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en que l'étape de détermination comprend : une phase d'entrée d'une consigne de couple, une phase de détermination d'une première valeur de courant de Park en quadrature permettant au moteur de produire ce couple, à courant de Park direct nul, et en ce que l'étape de test comprend : une première phase de test pour déterminer si la première valeur de courant de Park en quadrature et le courant de Park direct nul correspondent à des conditions de fonctionnement du moteur MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc 18 19 sous une tension inférieure à la tension disponible aux bornes du moteur.
  4. 4. Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en que, si la première phase de test est vérifiée, l'étape de fonctionnement comprend une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la première valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la valeur nulle au courant de Park direct.
  5. 5. Procédé de commande selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en que, si la prernière phase de test n'est pas vérifiée : l'étape cle modification comprend une phase d'affectation d'une deuxième valeur non nulle au courant de Park direct, et l'étape de fonctionnement comprend une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la première valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la deuxième valeur au courant de Park direct.
  6. 6. Procédé de commande selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en que, si la première phase de test n'est pas vérifiée : l'étape de modification comprend une phase d'affectation d'une troisième valeur au courant de Park en quadrature, la troisième valeur étant inférieure à la première valeur et une phase d'affectation d'une quatrième valeur non nulle au courant de Park direct, e1 l'étape de fonctionnement comprend une phase de fonctionnement du moteur déterminé par l'affectation de la troisième valeur au courant de Park en quadrature et l'affectation de la quatrième valeur au courant de Park direct. MS\2.R442.12FR.48. dpt.doc 20
  7. 7. Procédé de commande selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en qu'il comprend une phase de détermination d'une intensité maximale circulant dans le moteur et en ce que l'étape de test comprend une deuxième phase de test pour déterminer si les valeurs affectées aux courants de Park sont telles que la racine carrée de la somme de leurs carrés respectifs est inférieure à l'intensité maximale délivrable par la source de tension.
  8. 8. Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé en que, si la deuxième phase de test est vérifiée, l'étape de fonctionnement comprend une phase de fonctionnement du moteur déterminé par les valeurs affectées aux courants de Park.
  9. 9. Procédé de commande selon la revendication 7, caractérisé en que, si la deuxième phase de test n'est pas vérifiée, l'étape de modification comprend une phase de réduction des valeurs affectées aux courants de Park de manière à ce que ces valeurs vérifient la deuxième phase de test et l'étape de fonctionnement comprend une phase de fonctionnement déterminé par les valeurs réduites des courants de Park.
  10. 10. Dispositif de commande (13) de l'alimentation d'un moteur électrique triphasé (16) à partir d'une source de tension continue (14), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens matériels et logiciels pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes.
  11. 11. Dispositif de commande (13) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens matériels comprennent un premier module électronique (11) pour définir des paramètres de commande du moteur en coordonnées de Park et un deuxième module MS\2. R442.12FR.48 . dpt. doc 21 électronique (12) pour définir les caractéristiques des signaux d'alimentation des phases du moteur.
  12. 12. Système de direction assistée comprenant un moteur électrique triphasé dont l'alimentation électrique est commandée par un dispositif selon la revendication 10 ou 11.
  13. 13. Véhicule automobile comprenant un dispositif de commande de l'alimentation d'un moteur électrique triphasé selon la revendication 10 ou 11 ou un système de direction assistée selon la revendication 12. MS\2.R442.12FR.48.dpt.doc
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