FR3145452A1 - Réduction dynamique en ligne du seuil de surintensité du matériel en fonction du point de fonctionnement - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne généralement une méthode (94) de réglage d'une limite de coupure de surintensité AC (42) pour un onduleur (10) d'un moteur électrique (12) et un onduleur (10) pour un moteur électrique (12). L'onduleur (10) comprend des commutateurs de puissance (18, 20) et des bornes de sortie (22) pour fournir des courants alternatifs multiples aux enroulements du moteur électrique (12). Un courant alternatif maximal autorisé (74) ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé (74) est déterminé. La limite de coupure de surintensité (42) pour l'onduleur (10) est adaptée en fonction du courant alternatif maximal autorisé (74) ou d'au moins une mesure ou quantité d'estimation. Figure pour le résumé : Fig. 1

Description

Réduction dynamique en ligne du seuil de surintensité du matériel en fonction du point de fonctionnement

La présente invention concerne généralement une méthode de réglage d'une limite de coupure de surintensité en courant alternatif et un onduleur pour un moteur électrique.

Les onduleurs pour moteurs électriques fonctionnent dans des plages de paramètres spécifiques. Lors des commutations des dispositifs de commutation de puissance de l'onduleur, un dépassement de la tension continue peut se produire. Cette surtension dépend de la vitesse de commutation à laquelle les dispositifs de commutation passent d'un premier état à un second état.

En conséquence, une limite de coupure de surintensité est envisagée, dans laquelle l'onduleur est coupé pour des raisons de protection si au moins l'un des courants alternatifs produits dépasse la limite de coupure de surintensité en courant alternatif. À cet égard, le dépassement de tension dépend de la période de temps nécessaire pour détecter le dépassement de la limite de coupure de surintensité AC par le courant AC effectivement produit et de la période de temps nécessaire pour lancer et exécuter la procédure de coupure. Par conséquent, dans les onduleurs connus, la limite de coupure en Cas de surintensité en courant alternatif est spécifiée de manière à ce qu'une tension de blocage maximale des interrupteurs de puissance ne soit pas dépassée, même en tenant compte des processus potentiels de dépassement de tension, Car sinon les dispositifs de commutation risqueraient d'être endommagés. Par conséquent, la limite de coupure en Cas de surintensité en courant alternatif est spécifiée de manière constante en fonction du scénario le plus défavorable, compte tenu des tensions continues nominales maximales des interrupteurs de puissance de l'onduleur, qui ne doivent pas être dépassées dans toutes les conditions.

Cependant, les tensions continues qui apparaissent sont généralement fournies par une source d'énergie à l'onduleur, telle qu'un dispositif de stockage d'énergie (batterie). Compte tenu des effets du vieillissement, de la baisse du niveau des batteries, des conditions de fonctionnement particulières et des courants continus (de fuite) qui en résultent, la tension d'entrée continue (tension de liaison continue) de l'onduleur est généralement variable. En particulier, elle peut être abaissée par rapport à une tension d'entrée DC nominale maximale de l'onduleur. Le courant alternatif maximal autorisé à sortir dépend de la tension continue de l'onduleur. Étant donné que, pour les onduleurs connus, la limite d'arrêt en Cas de surintensité de courant alternatif est constante, l'onduleur n'est pas exploité de manière optimale.

Par conséquent, il existe un besoin pour une mesure de protection contre les surintensités pour les onduleurs qui permette d'éviter ou au moins de réduire les inconvénients de l'art antérieur. En particulier, l'efficacité de fonctionnement de l'onduleur doit être améliorée bien que la mesure de protection contre les surintensités soit appliquée.

L'objet de la revendication indépendante répond au besoin respectif. Les modes de réalisation préférés sont indiqués dans les revendications dépendantes et dans la description qui suit, chacun d'entre eux, individuellement ou en combinaison, pouvant représenter des aspects de la divulgation. Certains aspects spécifiques de la présente divulgation sont décrits en ce qui concerne les dispositifs et d'autres en ce qui concerne les méthodes correspondantes. Toutefois, les avantages et les modes de réalisation préférés décrits en ce qui concerne les dispositifs indiqués peuvent être transférés aux méthodes correspondantes et vice versa.

Un résumé de certains modes de réalisation divulgués dans le présent document est présenté ci-dessous. Il convient de comprendre que ces aspects sont présentés simplement pour fournir un bref résumé de ces certains modes de réalisation et qu'ils ne sont pas destinés à limiter la portée de cette divulgation. Cette divulgation peut englober une variété d'aspects qui ne sont pas nécessairement décrits ci-dessous.

Selon un aspect, une méthode de réglage d'une limite de coupure de surintensité AC pour un onduleur d'un moteur électrique est proposée. L'onduleur comprend des interrupteurs de puissance et des bornes de sortie pour fournir des courants alternatifs multiples aux enroulements du moteur électrique. La méthode comprend au moins les étapes suivantes :

Un courant alternatif maximal autorisé ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé est déterminé.

La limite de coupure en cas de surintensité pour l'onduleur est adaptée en fonction du courant alternatif maximal autorisé ou d'au moins une mesure ou une quantité d'estimation.

À cet égard, le courant alternatif maximal autorisé peut être considéré comme une valeur (actuelle) du courant alternatif émis qui ne doit pas être dépassée dans les conditions de fonctionnement actuelles. En revanche, la limite de coupure en Cas de surintensité peut être considérée comme comprenant une marge de sécurité par rapport au courant alternatif maximal autorisé. La marge de sécurité est nécessaire Car la détection d'un courant alternatif sortant dépassant la limite de coupure en Cas de surintensité nécessite un certain temps et la procédure de coupure effective de l'onduleur nécessite un temps supplémentaire. Par conséquent, la limite de coupure en Cas de surintensité est inférieure au courant alternatif maximal autorisé (actuel).

Une mesure de protection contre les surintensités non constantes est donc fournie. La mesure de protection contre les surintensités est donc adaptée aux paramètres de fonctionnement respectifs de l'onduleur. Cela permet à l'onduleur de fonctionner avec un meilleur rendement, Car la limite de coupure de surintensité peut être abaissée ou augmentée en fonction des conditions de fonctionnement réelles. Cela permet d'atteindre l'optimum dans des conditions variables. En particulier, lorsque les paramètres de fonctionnement de l'onduleur sont modifiés (par exemple, dans un mode de performance de sortie prolongée de courte durée (mode boost)), la limite de coupure de surintensité peut être adaptée de manière appropriée. En conséquence, il peut être garanti que les courants alternatifs émis sont limités de manière appropriée par la limite de coupure de surintensité, de sorte que les paramètres de fonctionnement qui en découlent ne dépassent pas les limites des paramètres intrinsèques de l'onduleur, de ses commutateurs de puissance ou du moteur électrique.

De préférence, la limite de coupure en Cas de surintensité peut être adaptée de manière dynamique. À cet égard, le courant alternatif maximal autorisé ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé peut être acquis pendant l'utilisation de l'onduleur. Ce paramètre ou ces paramètres multiples peuvent ensuite être transmis à une boucle fermée qui fixe la limite de coupure de surintensité de manière dynamique en fonction de la quantité d'entrée. Ainsi, compte tenu des différents paramètres de l'onduleur, la limite de coupure de surintensité est toujours adaptée de manière appropriée aux conditions de fonctionnement réelles.

En général, la quantité mesurée ou estimée peut être (directement) mesurée ou estimée sur la base d'autres paramètres. Selon une première alternative, la quantité respective peut être une quantité de mesure qui a été (directement) mesurée. Selon une deuxième possibilité, la quantité respective peut être une quantité estimée sur la base d'au moins un paramètre, par exemple un paramètre mesuré ou un paramètre recueilli.

En option, la quantité mesurée ou estimée, dont dépend le courant alternatif maximal autorisé, est une tension continue de l'onduleur, en particulier la tension de liaison continue de l'onduleur. Le dépassement de tension des interrupteurs de puissance dépend directement de la tension continue de l'onduleur. Par conséquent, étant donné que les interrupteurs de puissance comprennent une tension de blocage qui représente une tension continue maximale autorisée entre certains de leurs nœuds, par exemple entre les électrodes du collecteur et de l'émetteur, l'adaptation de la limite de coupure en Cas de surintensité permet d'améliorer l'efficacité de fonctionnement compte tenu de la tension continue généralement variable de l'onduleur.

De préférence, la tension de liaison DC de l'onduleur peut être détectée par un dispositif de détection, puis fournie à un dispositif de commande de l'onduleur. Ensuite, la limite de coupure en Cas de surintensité peut être adaptée comme décrit ci-dessus.

Dans certains modes de réalisation, la limite de coupure de surintensité est constante à un premier niveau pour une première plage de tension de la tension continue. La limite de coupure de surintensité est également constante à un deuxième niveau pour une deuxième plage de tension de la tension continue. En outre, la limite de coupure en Cas de surintensité varie dans une plage de transition de la tension continue, située entre la première plage de tension et la deuxième plage. Par conséquent, des seuils de tension continue plus ou moins élevés peuvent être considérés comme définissant certains plateaux de la limite de coupure en Cas de surintensité. Entre ces seuils, un comportement de transition spécifié de la limite de coupure en Cas de surintensité en fonction de la tension continue de l'onduleur dans la plage de transition peut être pris en compte. En général, les niveaux, par exemple les plateaux, garantissent que la limite de coupure de surintensité peut être maintenue pendant un certain temps, par exemple la variation de la quantité mesurée ou estimée, réduisant ainsi les efforts de calcul globaux nécessaires.

En option, la limite d'arrêt de surintensité varie linéairement dans la plage de transition de la tension continue. En conséquence, une dépendance linéaire de la limite de coupure en Cas de surintensité par rapport à la tension continue est établie, ce qui peut être mis en œuvre de manière simple.

En variante, la plage de transition de la tension continue peut également entraîner un comportement non linéaire de la limite de coupure de surintensité dans la plage de transition. Par conséquent, la limite de coupure de surintensité peut être adaptée de manière à optimiser l'efficacité de fonctionnement par rapport à la tension continue de l'onduleur. Par exemple, on peut prévoir un comportement exponentiel de la limite de coupure en Cas de surintensité.

En général, le comportement spécifique de la limite de coupure en Cas de surintensité dans la plage de transition peut être défini en fonction des besoins, par exemple du scénario d'application et/ou de la conception de l'onduleur.

Dans certains modes de réalisation, l'onduleur comprend un courant alternatif maximal nominal autorisé à sortir et une limite de coupure de surintensité nominale dépendant du courant alternatif maximal nominal autorisé. Dans ce Cas, le rapport entre le courant alternatif maximal autorisé modifié et le courant alternatif maximal nominal autorisé peut être égal au rapport entre la limite de coupure de surintensité adaptée et la limite de coupure de surintensité nominale.

À cet égard, le courant alternatif maximal nominal autorisé peut être considéré comme une valeur nominale du courant alternatif émis qui ne doit pas être dépassée dans toutes les conditions de fonctionnement (idéales). La limite nominale de coupure en Cas de surintensité comprend une marge de sécurité par rapport au courant alternatif maximal nominal autorisé. Des dératisations ou d'autres limitations telles que des zones d'affaiblissement du champ peuvent entraîner une modification du courant alternatif maximal nominal autorisé, ce qui se traduit par un courant alternatif maximal autorisé (modifié). Dans ce Cas, le rapport entre le courant alternatif maximal autorisé (modifié, c'est-à-dire non nominal) et le courant alternatif maximal autorisé nominal est égal au rapport entre la limite de coupure du courant adaptée et la limite de coupure du courant nominale. Il existe donc des valeurs nominales pour le courant alternatif maximal autorisé et la limite de coupure en Cas de surintensité, qui définissent un rapport spécifique. Lors de l'adaptation de la limite de coupure en Cas de surintensité, le rapport peut être maintenu constant compte tenu de la modification du courant alternatif maximal autorisé.

En variante, des rapports différents peuvent être pris en compte. Cela signifie que la limite de coupure à maximum de courant adaptée peut également être déterminée en fonction d'une dépendance différente du courant alternatif maximal autorisé modifié par rapport au rapport entre le courant alternatif maximal autorisé modifié divisé par le courant alternatif maximal autorisé nominal.

En effet, cela permet de déterminer la limite de coupure de surintensité adaptée afin d'optimiser l'efficacité de fonctionnement de l'onduleur.

Les commutateurs de puissance peuvent être configurés selon une vitesse de commutation constante. En d'autres termes, les interrupteurs de puissance peuvent comprendre une résistance de grille constante de sorte que la vitesse de commutation pour passer d'un premier état à un second état, par exemple d'un état de blocage à un état de conduction, ne varie pas. Dans ce Cas, les coûts de fabrication de l'onduleur et de ses commutateurs de puissance sous-jacents sont faibles. En règle générale, le dépassement de tension, qui survient lorsque les interrupteurs de puissance sont commutés, dépend au moins partiellement de la vitesse de commutation à laquelle ils passent d'un premier état à un second état. Plus la vitesse de commutation est élevée, plus le dépassement de tension est important. Comme la limite de coupure en Cas de surintensité est adaptée de manière à ce que le dépassement de tension des interrupteurs de puissance soit maintenu en dessous des limites de tension internes (tension de blocage autorisée), la limite de coupure en Cas de surintensité peut être optimisée compte tenu de la vitesse de commutation constante. Ainsi, l'onduleur peut fonctionner avec un rendement optimisé.

Alternativement ou cumulativement, la mesure ou la quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé est la température du moteur électrique ou d'au moins un de ses aimants. En particulier, la limite de coupure en Cas de surintensité est également adaptée en fonction de la température. La température de l'aimant (ou de l'électro-aimant) a une influence sur le courant maximal autorisé à appliquer, faute de quoi des effets de démagnétisation peuvent se produire. Par conséquent, la température peut être prise en considération lors de la détermination de la limite de coupure de surintensité adaptée. Les effets de démagnétisation peuvent ainsi être évités.

Bien entendu, plusieurs grandeurs de mesure ou d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé peuvent être prises en compte lors de l'adaptation de la limite de coupure en Cas de surintensité, telles que la température et la tension de la liaison DC de l'onduleur.

La méthode peut être mise en œuvre par ordinateur. En d'autres termes, les étapes de la méthode peuvent se rapporter à une méthode mise en œuvre par ordinateur. Ainsi, l'onduleur peut comprendre un circuit de traitement des données utilisé pour adapter la limite de coupure en Cas de surintensité sur la base d'un ou plusieurs paramètres d'entrée ou de quantités de mesure ou d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé.

Selon un autre aspect, il est également prévu un produit de programme informatique comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un dispositif de traitement des données, amènent le dispositif de traitement des données à exécuter la méthode décrite précédemment.

Selon un autre aspect, il est également prévu un support de stockage de données comprenant le produit de programme informatique tel que décrit précédemment de sorte que, lorsqu'il est exécuté par un dispositif de traitement de données, il amène le dispositif de traitement de données à exécuter la méthode telle que décrite précédemment.

Selon un autre aspect, un onduleur pour un moteur électrique est proposé. L'onduleur comprend des interrupteurs de puissance et des bornes de sortie pour les enroulements du moteur électrique. L'onduleur comprend également un dispositif de commande pour contrôler les états de fonctionnement des interrupteurs de puissance. L'onduleur est, au moyen du dispositif de commande, configuré pour : déterminer un courant alternatif maximal autorisé ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé, et adapter une limite de coupure de surintensité pour l'onduleur en fonction du courant alternatif maximal autorisé ou d'au moins une mesure ou une quantité d'estimation.

Par conséquent, les avantages obtenus dans le cadre de la méthode décrite ci-dessus sont également obtenus dans le cadre de l'onduleur. En particulier, la limite de coupure de surintensité n'est plus constante, mais dépend du courant alternatif maximal autorisé (actuel) ou d'au moins une mesure ou quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé. Ainsi, l'efficacité opérationnelle de l'onduleur peut être améliorée par rapport aux onduleurs ayant des limites de coupure de surintensité constantes.

Dans certains Cas, le dispositif de contrôle peut comprendre un circuit de traitement des données.

En option, la limite de coupure en Cas de surintensité est fournie par au moins un composant matériel de l'onduleur. Bien entendu, l'adaptation de la limite de coupure en Cas de surintensité peut être effectuée au moyen d'un algorithme logiciel. Toutefois, la limite de coupure en Cas de surintensité peut alors être réglée dans un composant matériel. Cela permet de réduire le temps de réaction nécessaire à la détection d'un courant de sortie AC dépassant la limite de coupure de surintensité et nécessaire pour effectuer une coupure ultérieure de l'onduleur, étant donné qu'un mécanisme de sécurité basé sur le matériel est plus rapide qu'une routine basée sur le logiciel.

En outre, l'onduleur est configuré pour exécuter la méthode décrite précédemment.

De préférence, l'onduleur peut comprendre au moins un capteur configuré pour détecter une tension continue (de liaison) de l'onduleur ou une température du moteur électrique ou d'un aimant de celui-ci ou une grandeur de mesure qui dépend de la température du moteur électrique ou de l'aimant de celui-ci. Plusieurs capteurs peuvent également être prévus à cet effet. Les données de mesure acquises peuvent ensuite être fournies au dispositif de commande afin que ce dernier puisse adapter de manière appropriée la limite de coupure en cas de surintensité.

La température du moteur électrique ou d'un de ses aimants peut être déterminée sur la base d'une approche estimative, par exemple en évaluant les courants d'inductance ou d'aimant pendant le fonctionnement.

Toutes les Caractéristiques et tous les modes de réalisation divulgués en ce qui concerne un aspect quelconque de la présente divulgation peuvent être combinés seuls ou en (sous-)combinaison avec n'importe lequel des autres aspects de la présente divulgation, y compris chacun de ses modes de réalisation préférés, à condition que la combinaison de Caractéristiques qui en résulte soit raisonnable pour une personne versée dans l'art.

Les aspects précédents et les autres avantages de l'objet revendiqué seront plus facilement appréciés à mesure qu'ils seront mieux compris en se référant à la description détaillée suivante, en liaison avec les dessins qui l'accompagnent. Dans les dessins,

La est un dessin schématique d'un onduleur pour un moteur électrique selon un mode de réalisation de l'invention,

La est un dessin schématique d'une augmentation du courant alternatif pendant un délai d'arrêt,

La est une représentation schématique du dépassement de tension lors de la coupure d'un interrupteur de puissance,

La est un schéma de la limite de coupure en Cas de surintensité en fonction de la tension DC de l'onduleur,

La est un schéma du courant alternatif maximal autorisé en fonction de la température, et

La est un dessin schématique d'une méthode de réglage d'une limite de coupure de surintensité AC pour un onduleur d'un moteur électrique selon un mode de réalisation de l'invention.

La description détaillée présentée ci-dessous en relation avec les dessins annexés, où les chiffres similaires renvoient à des éléments similaires, est destinée à décrire divers modes de réalisation de l'objet divulgué et n'est pas destinée à représenter les seuls modes de réalisation. Chaque mode de réalisation décrit dans le présent document est fourni uniquement à titre d'exemple ou d'illustration et ne doit pas être considéré comme préféré ou avantageux par rapport à d'autres modes de réalisation. Les exemples fournis ici ne sont pas exhaustifs et ne limitent pas l'objet revendiqué aux formes précises divulguées. Diverses modifications des modes de réalisation décrits seront facilement identifiables par les personnes compétentes en la matière, et les principes généraux définis ici peuvent être appliqués à d'autres modes de réalisation et applications sans s'écarter de l'esprit et du champ d'application des modes de réalisation décrits. Ainsi, les modes de réalisation décrits ne sont pas limités aux modes de réalisation illustrés, mais doivent être considérés comme ayant la portée la plus large possible, conformément aux principes et aux Caractéristiques divulgués dans le présent document.

Toutes les Caractéristiques divulguées ci-après en ce qui concerne les exemples de réalisation et/ou les figures qui les accompagnent peuvent, seules ou en sous-combinaison, être combinées avec les Caractéristiques des aspects de la présente divulgation, y compris les Caractéristiques des réalisations préférées, à condition que la combinaison de Caractéristiques qui en résulte soit raisonnable pour une personne versée dans l'art.

Aux fins de la présente divulgation, l'expression "au moins un des éléments A, B et C", par exemple, signifie (A), (B), (C), (A et B), (A et C), (B et C), ou (A, B et C), y compris toutes les autres permutations possibles lorsque plus de trois éléments sont énumérés. En d'autres termes, l'expression "au moins un des éléments A et B" signifie généralement "A et/ou B", à savoir "A" seul, "B" seul ou "A et B".

La est un dessin schématique d'un onduleur 10 pour un dispositif, par exemple un moteur électrique 12, tel qu'il est représenté dans le mode de réalisation.

Dans l'exemple illustré, l'onduleur 10 comprend un pont B6 14 comportant trois demi-ponts 16. La fonctionnalité suivante est illustrée par rapport à un seul demi-pont 16, mais doit être appliquée à tous les demi-ponts 16 du pont B6 14.

Chaque demi-pont 16 comprend un premier interrupteur de puissance 18 (transistor à effet de champ), qui agit comme un interrupteur de puissance du côté haut, et un deuxième interrupteur de puissance 20 (également transistor à effet de champ), qui agit comme un interrupteur de puissance du côté bas. Entre le premier interrupteur de puissance 18 et le deuxième interrupteur de puissance 20, chaque demi-pont 16 comprend un nœud central 22 pour fournir un signal AC, dans ce Cas L2, au moteur électrique 12.

Trois signaux AC correspondants, L1, L2 et L3, sont appliqués au moteur électrique 12 à travers les trois demi-ponts 16. Toutefois, d'autres topologies, par exemple un moteur électrique à six phases, sont également possibles, ce qui nécessite des modifications correspondantes de l'onduleur 10.

Les demi-ponts respectifs 16 sont couplés à une structure de barre omnibus 24 de l'onduleur 10. L'onduleur 10 est couplé à une source de courant continu 26. La source de courant continu 26 comprend des bornes de connexion 28, 30 entre lesquelles une haute tension HV est fournie. La source de courant continu 26 comprend également une borne centrale 32 couplée au point neutre N du moteur électrique 12. Dans chaque Cas, une haute tension positive ou négative HV+, HV- est appliquée entre l'une des bornes 28, 30 et la borne centrale 32.

Par conséquent, entre les nœuds opposés de la structure de la barre omnibus 24, une tension de liaison continue 33 est appliquée pendant le fonctionnement.

En outre, l'onduleur 10 comprend un condensateur de liaison DC 34 qui sert d'élément de couplage entre la source d'énergie DC 26 et le moteur électrique 12.

En fonction des positions de commutation des interrupteurs de puissance 18, 20, des cellules de commutation correspondantes sont formées dans l'onduleur 10 lorsque HV+ ou HV- est appliqué.

Pour éviter un court-circuit à haute tension entre les bornes 28, 30, les deux interrupteurs de puissance 18, 20 d'un demi-pont 16 ne doivent pas fonctionner simultanément à tout moment. En d'autres termes, au moins un des interrupteurs de puissance 18, 20 doit être bloqué.

Pour commander les positions de commutation des interrupteurs de puissance 18, 20, l'onduleur 10 est couplé à un dispositif de commande 36 comprenant au moins un circuit de traitement des données 38.

Le dispositif de commande 36 est configuré pour fournir des signaux de porte correspondants G1, G2 en tant que signaux de commutation pour les interrupteurs de puissance 18, 20, de sorte que les positions de commutation des interrupteurs de puissance 18, 20 sont influencées sur la base de ces signaux. Le dispositif de commande 36 est généralement couplé à d'autres composants du circuit électrique, par exemple le moteur électrique 12 ou la source de courant continu 26. Le dispositif de commande 36 peut alors émettre des signaux de porte correspondants G1, G2, par exemple, en fonction des positions relatives du rotor du moteur électrique 12 par rapport au stator du moteur électrique 12, de sorte que les enroulements (aimants) du moteur électrique 12 sont commandés en fonction des besoins.

Pour éviter des conditions de fonctionnement indésirables, l'onduleur 10 comprend des capteurs de courant 40 qui détectent les courants alternatifs effectivement émis par les nœuds centraux 22 des demi-ponts 16 de l'onduleur 10 vers le moteur électrique 12. Les courants alternatifs acquis sont fournis au dispositif de contrôle 36. Le dispositif de commande 36 compare les courants alternatifs acquis réellement émis à une limite de coupure de surintensité codée matériellement ou logiciellement 42. De préférence, la limite de coupure de surintensité 42 est codée au niveau matériel, Car le temps de réaction en Cas de dépassement de la limite de coupure de surintensité 42 est alors plus court. En général, la limite de coupure à maximum de courant 42 est fixée à une valeur constante, sauf lorsqu'elle est adaptée, comme cela sera expliqué plus en détail ci-dessous. Si au moins un courant alternatif effectivement produit dépasse la limite de coupure de surintensité 42, l'onduleur est arrêté.

Selon le présent mode de réalisation, la limite de coupure de surintensité 42 est adaptée en fonction des conditions de fonctionnement actuelles, comme cela sera expliqué plus loin. Par exemple, la température du moteur électrique 12 peut être prise en compte lors de l'adaptation de la limite de coupure de surintensité 42. Cette température peut être détectée par un capteur de température 43 couplé au moteur électrique 12.

Dans d'autres modes de réalisation, aucun capteur de température physique n'est nécessaire. Au lieu de cela, les paramètres de fonctionnement de l'onduleur 10 et/ou du moteur électrique 12 peuvent être évalués de manière à déterminer indirectement la température du moteur électrique 12 et de ses aimants. Par exemple, le nivellement de l'inductance peut être utilisé à cet égard.

La est un dessin schématique 44 d'une augmentation du courant alternatif pendant un délai d'arrêt.

Sur l'axe des y, l'amplitude 46 du courant alternatif émis est représentée, tandis que sur l'axe des x, le temps 48 est représenté.

Le courant alternatif réel émis 50 est décalé par rapport au courant alternatif réellement mesuré 52, par exemple mesuré au moyen d'un capteur de courant 40. En d'autres termes, entre le courant alternatif réel émis 50 et le courant alternatif réellement mesuré 52, il y a un retard effectif.

Un premier retard 54 est causé par le retard du capteur de courant 40 qui est utilisé pour détecter le courant alternatif émis.

Si l'on suppose que le courant alternatif émis dépasse une limite de coupure de surintensité 42 et qu'immédiatement après la détection du comportement de dépassement, l'onduleur 10 est coupé, le courant alternatif appliqué au moteur électrique 12 augmente encore pendant un second délai 56. La deuxième temporisation 56 représente la période de temps nécessaire pour déclencher et exécuter la procédure d'arrêt de l'onduleur 10.

Comme les composants du moteur électrique 12, tels que ses (électro-)aimants, ont un courant alternatif maximal autorisé à leur être appliqué, la limite de coupure du courant alternatif 42 doit être inférieure au courant alternatif maximal autorisé afin d'expliquer l'augmentation du courant pendant les délais 54, 56.

La est un dessin schématique 58 du dépassement de tension lors de la coupure d'un interrupteur de puissance 18, 20.

Sur l'axe des y, l'amplitude 60 de la tension aux bornes des interrupteurs de puissance 18, 20 est représentée, tandis que sur l'axe des x, le courant alternatif 68 est représenté.

En outre, le dépassement de tension dépend également du courant alternatif de sortie. Par conséquent, dans le Cas où une limite d'arrêt de surintensité 42 est dépassée par le courant alternatif de sortie 52 effectivement mesuré, l'augmentation du courant qui se produit en raison des délais 54, 56 expliqués à la vue de la entraîne une augmentation du dépassement de tension. Cela signifie qu'en Cas de dépassement de la limite de coupure de surintensité 42, le dépassement de tension à travers les interrupteurs de puissance 18, 20 est élargi par rapport aux opérations de commutation habituelles des interrupteurs de puissance 18, 20.

En outre, le dépassement de tension dépend généralement de la vitesse de commutation à laquelle l'interrupteur de puissance 18, 20 est commuté. Des vitesses de commutation plus élevées entraînent un dépassement de tension plus important.

Dans tous les Cas, le dépassement de tension ne peut être évité complètement.

Chaque interrupteur de puissance 18, 20 comprend une tension de blocage interne 70 qui ne doit pas être dépassée, sinon l'interrupteur de puissance respectif 18, 20 peut être endommagé. Par exemple, dans le Cas d'un transistor, la tension de blocage 70 peut être considérée comme la différence de tension maximale entre l'électrode collectrice et l'électrode émettrice que le transistor est capable de supporter. Le dépassement de la tension de blocage peut entraîner un court-circuit entre l'électrode collectrice et l'électrode émettrice. Dans ce Cas, le transistor est endommagé.

Notamment, l'amplitude 60 de la tension aux bornes des interrupteurs de puissance 18, 20 dépend bien sûr aussi de la tension de liaison DC 33 de l'onduleur 10. Des tensions de liaison DC 33 plus élevées entre les nœuds opposés de l'onduleur 10 entraînent une augmentation de l'élévation de tension 64 vers des amplitudes 60 plus élevées.

Par conséquent, les mécanismes de sécurité doivent prévoir que le dépassement de tension doit être tel que la tension de blocage 70 ne soit pas dépassée. La limite de coupure de surintensité 42 doit donc être réglée de manière appropriée pour que cette condition soit remplie. À cet égard, il convient notamment de tenir compte des délais 54, 56, de la tension de la liaison DC 33 ainsi que de la vitesse de commutation.

La est un schéma 72 de la limite de coupure de surintensité 42 en fonction de la tension de liaison DC 33 de l'onduleur 10, qui correspond à une grandeur de mesure ou d'estimation puisque la tension de liaison DC 33 est soit mesurée soit estimée sur la base d'au moins un paramètre.

Sur l'axe des y, le courant alternatif maximum autorisé 74 à fournir au moteur électrique 12 est représenté, tandis que sur l'axe des x, la tension de liaison DC 33 de l'onduleur 10 est représentée.

Comme la tension de liaison continue 33 influence l'augmentation du courant alternatif émis pendant les délais 54, 56, la limite de coupure de surintensité 42 comprend différents niveaux en fonction de la tension de liaison continue 33. Par exemple, une tension de liaison continue 33 élevée peut être utilisée dans des conditions de fonctionnement particulières.

En général, en mode "boost", un courant alternatif maximal plus élevé peut être demandé. Selon les approches connues, la limite de coupure de surintensité devrait être choisie de manière à ce que cette condition spécifique soit également prise en compte, ce qui aurait un impact sur la limite de coupure de surintensité maximale. En revanche, selon la présente approche, la limite de coupure de surintensité 42 est adaptée en fonction du courant alternatif maximal. Par exemple, la limite maximale de coupure en Cas de surintensité 42 est réduite en même temps que le courant AC maximal autorisé pour les tensions de liaison DC élevées 33. Ainsi, la performance de fonctionnement est optimisée même pour les modes de performance à court terme.

Ainsi, dans le présent mode de réalisation, la limite de coupure de surintensité 42 a un premier niveau 78 lorsque la tension de la liaison DC 33 est faible, dans une première plage de tension, et un second niveau 80 lorsque la tension de la liaison DC 33 est élevée, dans une seconde plage de tension. Par conséquent, la limite de coupure de surintensité 42 est adaptée en fonction de la tension de liaison DC 33.

Entre le premier niveau 78 et le second niveau 80, une plage de transition 82 est définie. Dans la plage de transition 82, la limite de coupure de surintensité 42 présente un comportement linéaire 84 dans le présent mode de réalisation.

Toutefois, le comportement de la limite de coupure de surintensité 42 peut également être non linéaire à l'intérieur de la plage de transition 82. Ainsi, la limite de coupure de surintensité 42 peut être adaptée en fonction des besoins respectifs du système.

La est un schéma 86 du courant alternatif maximal autorisé en fonction de la température.

Sur l'axe des y, le courant alternatif maximum 74 autorisé à être délivré au moteur électrique 12 est représenté, tandis que sur l'axe des x, la température 90 du moteur électrique 12 est représentée.

La température 90 se réfère ici au moteur électrique 12 lui-même ou à une température des aimants du moteur électrique 12, c'est-à-dire de ses enroulements.

Comme on peut le voir, la tendance 92 indique clairement que le courant alternatif maximum autorisé 74 diminue considérablement lorsque la température 90 augmente. Par conséquent, en fonction de la température 90, la limite de coupure de surintensité 42 peut également être déterminée et choisie de manière appropriée afin que le courant alternatif maximal autorisé 74 ne soit pas dépassé, même en tenant compte des délais 54, 56.

La température 90 peut par exemple être mesurée au moyen du capteur de température 43 couplé au moteur électrique 12.

La est un schéma d'une méthode 94 de réglage d'une limite de coupure de surintensité AC 42 pour un onduleur 10 d'un moteur électrique 12. Les étapes optionnelles sont indiquées en pointillés.

À l'étape 96, un courant alternatif maximal autorisé 74 ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé 74 est déterminé. À cet égard, la température 90, la tension de blocage 70 des interrupteurs de puissance 18, 20 et/ou la tension de liaison DC 33 peuvent notamment être prises en compte.

À l'étape 98, la limite de coupure en Cas de surintensité 42 pour l'onduleur 10 est adaptée en fonction du courant alternatif maximal autorisé 74 ou d'au moins une mesure ou quantité estimée.

Par conséquent, selon la méthode 94, la limite de coupure de surintensité 42 peut être choisie de manière à ce que le courant alternatif maximum autorisé 74 ne soit pas dépassé dans les conditions de fonctionnement actuelles de l'onduleur 10 et du moteur électrique 12.

Par exemple, l'onduleur 10 peut généralement fonctionner à une première valeur de la tension de liaison DC 33 entraînant une première valeur de la limite de coupure de surintensité 42. Toutefois, un fabricant peut souhaiter envisager un mode dans lequel la puissance AC ou DC requise est supérieure aux conditions de fonctionnement "standard". La méthode 94 offre alors la possibilité d'adapter la limite de coupure de surintensité 42 pour qu'elle comprenne une deuxième valeur inférieure à la première. En conséquence, il peut être garanti que l'augmentation du courant et le dépassement de la tension restent en dessous des limites respectives.

Cela permet d'améliorer l'efficacité de fonctionnement du moteur électrique 12 puisqu'il est possible de choisir une vitesse de commutation optimisée des interrupteurs de puissance 18, 20 qui s'adapte à toutes les valeurs de la limite de coupure en Cas de surintensité 42.

En outre, les effets du vieillissement ou d'autres circonstances peuvent entraîner une tension de liaison DC 33 différente. Lorsque ces effets ou d'autres circonstances surviennent, la limite de coupure de surintensité 42 est adaptée en conséquence, ce qui augmente l'efficacité globale puisque la limite de coupure de surintensité 42 est adaptée de manière dynamique à la situation réelle.

Par ailleurs, l'onduleur 10 peut également être simplifié Car une adaptation de la vitesse de commutation n'est pas nécessairement nécessaire. La possibilité d'adapter la limite de coupure de surintensité 42 offre un degré de liberté supplémentaire, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'adapter la vitesse de commutation pour optimiser l'efficacité de fonctionnement.

En général, l'adaptation de la limite de coupure de surintensité 42 peut être effectuée en boucle fermée en appliquant le circuit de traitement des données 38 du dispositif de commande 36.

Comme nous l'avons expliqué, le courant alternatif maximum autorisé 74 effectivement appliqué dépend généralement des conditions actuelles de l'onduleur 10 et du moteur électrique 12. Par conséquent, la limite de coupure de surintensité 42 est également déterminée pour répondre aux propriétés actuelles de l'onduleur 10 et du moteur électrique 12. En général, l'onduleur 10 et le moteur électrique 12 ont également un courant alternatif maximal nominal autorisé à leur être appliqué et, par conséquent, une limite nominale de coupure en Cas de surintensité. Les valeurs nominales peuvent être considérées comme des valeurs correspondant à un Cas idéal du moteur électrique 12 et de son onduleur 10. En raison des effets du vieillissement, des conditions de fonctionnement actuelles, de la baisse du niveau des batteries ou de l'apparition de courants continus, les valeurs nominales peuvent ne pas refléter les conditions de fonctionnement actuelles de l'onduleur 10 et du moteur électrique 12. Ainsi, les valeurs actuelles du courant alternatif maximal autorisé et de la limite de coupure en Cas de surintensité 42 sont différentes des valeurs nominales respectives.

L'adaptation de la limite de coupure de surintensité 42 peut être choisie de telle sorte qu'un rapport entre le courant alternatif maximal autorisé actuel 74 divisé par le courant alternatif maximal autorisé nominal soit pris en compte. Ce rapport peut être égal au rapport entre la limite de coupure à maximum de courant adaptée 42 et la limite de coupure à maximum de courant nominale. En conséquence, un mécanisme d'adaptation assez simple peut être mis en œuvre. Néanmoins, l'adaptation de la limite de coupure de surintensité 42 permet d'optimiser l'efficacité de fonctionnement du moteur électrique 12 et de son onduleur 10.

Certains modes de réalisation présentés ici, en particulier le ou les modules respectifs, utilisent des circuits (par exemple, un ou plusieurs circuits) pour mettre en œuvre les normes, protocoles, méthodologies ou technologies présentés ici, coupler de manière opérationnelle deux ou plusieurs composants, générer des informations, traiter des informations, analyser des informations, générer des signaux, coder/décoder des signaux, convertir des signaux, transmettre et/ou recevoir des signaux, contrôler d'autres dispositifs, etc. Des circuits de tout type peuvent être utilisés.

Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent, entre autres, un ou plusieurs dispositifs informatiques tels qu'un processeur (par exemple, un microprocesseur), une unité centrale de traitement (CPU), un processeur de signaux numériques (DSP), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), un réseau de portes programmables (FPGA), un système sur puce (SoC), ou similaire, ou toute combinaison de ceux-ci, et peuvent comprendre des éléments de circuits numériques ou analogiques discrets ou de l'électronique, ou des combinaisons de ceux-ci. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des implémentations de circuits matériels (par exemple, des implémentations dans des circuits analogiques, des implémentations dans des circuits numériques, etc. et des combinaisons de ceux-ci).

Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des combinaisons de circuits et de produits de programmes informatiques comportant des instructions de logiciels ou de microprogrammes stockées sur une ou plusieurs mémoires lisibles par ordinateur qui fonctionnent ensemble pour permettre à un dispositif d'exécuter un ou plusieurs protocoles, méthodologies ou technologies décrits dans le présent document. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent des circuits, tels que, par exemple, des microprocesseurs ou des parties de microprocesseurs, qui nécessitent des logiciels, des microprogrammes, etc. pour fonctionner. Dans un mode de réalisation, les circuits comprennent un ou plusieurs processeurs ou des parties de ceux-ci, ainsi que les logiciels, les microprogrammes, le matériel, etc. qui les accompagnent.

La présente demande peut faire référence à des quantités et à des nombres. Sauf indication contraire, ces quantités et ces nombres ne doivent pas être considérés comme restrictifs, mais comme des exemples de quantités ou de nombres possibles associés à la présente demande. À cet égard également, la présente demande peut utiliser le terme "pluralité" pour faire référence à une quantité ou à un nombre. À cet égard, le terme "pluralité" désigne tout nombre supérieur à un, par exemple deux, trois, quatre, cinq, etc. Les termes "environ", "approximativement", "proche", etc. signifient plus ou moins 5 % de la valeur indiquée.

Bien que la divulgation ait été illustrée et décrite en ce qui concerne une ou plusieurs réalisations, des altérations et des modifications équivalentes apparaîtront à d'autres personnes compétentes dans l'art à la lecture et à la compréhension de la présente spécification et des dessins annexés. En outre, bien qu'une Caractéristique particulière de la divulgation puisse avoir été divulguée en ce qui concerne une seule de plusieurs réalisations, cette Caractéristique peut être combinée avec une ou plusieurs autres Caractéristiques des autres réalisations, comme cela peut être souhaité et avantageux pour toute application donnée ou particulière.

Claims (10)

1. Procédé (94) de réglage d'une limite de coupure de surintensité AC (42) pour un onduleur (10) d'un moteur électrique (12), l'onduleur (10) comprenant des commutateurs de puissance (18, 20) et des bornes de sortie (22) pour fournir des courants alternatifs AC multiples pour les enroulements du moteur électrique (12), le procédé (94) comprenant les étapes suivantes :

   1. Détermination d'un courant alternatif maximal autorisé (74) ou d'au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé (74), et
   2. Adaptation de la limite de coupure de surintensité AC (42) pour l'onduleur (10) en fonction du courant alternatif maximal autorisé (74) ou d'au moins une mesure ou quantité d'estimation.
2. Procédé (94) selon la revendication 1, dans laquelle la mesure ou quantité d'estimation dont dépend le courant AC maximal autorisé (74) est une tension DC (33) de l'onduleur (10).
3. Procédé (94) selon la revendication 2, dans laquelle la limite de coupure de surintensité (42) est constante à un premier niveau (78) pour une première plage de tension de la tension continue (33), dans laquelle la limite de coupure de surintensité (42) est constante à un second niveau (80) pour une seconde plage de tension de la tension continue (33), et dans laquelle la limite de coupure de surintensité (42) varie dans une plage de transition (82) de la tension continue (33), qui est située entre la première plage de tension et la seconde plage de tension.
4. Procédé (94) selon la revendication 3, dans laquelle la limite de coupure de surintensité (42) varie linéairement dans la plage de transition de la tension continue.
5. Procédé (94) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'onduleur (10) comprend un courant alternatif maximal nominal autorisé à émettre et une limite de coupure de surintensité nominale dépendant du courant alternatif maximal nominal autorisé, et dans laquelle un ratio entre un courant alternatif maximal autorisé modifié (74) divisé par le courant alternatif maximal nominal autorisé est égal à un ratio entre la limite de coupure de surintensité (42) adaptée divisée par la limite de coupure de surintensité nominale.
6. Procédé (94) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la mesure ou la quantité d'estimation dont dépend le courant AC maximal autorisé (74) est une température (90) du moteur électrique (12) ou d'au moins un de ses aimants.
7. Onduleur (10) pour un moteur électrique (12), l'onduleur (10) comprenant des interrupteurs de puissance (18, 20) et des bornes de sortie (22) pour les enroulements du moteur électrique (12), dans lequel l'onduleur (10) comprend également un dispositif de commande (36) pour contrôler les états de fonctionnement des interrupteurs de puissance (18, 20), et dans lequel le dispositif de commande (36) est configuré pour :

   1. déterminer un courant alternatif maximal autorisé (74) ou au moins une mesure ou une quantité d'estimation dont dépend le courant alternatif maximal autorisé (74),
   2. adapter une limite de coupure de surintensité (42) pour l'onduleur (10) en fonction du courant alternatif maximal autorisé (74) ou d'au moins une mesure ou quantité d'estimation.
8. Onduleur (10) selon la revendication 7, dans lequel la limite de coupure de surintensité (42) est fournie par au moins un composant matériel.
9. Onduleur (10) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'onduleur (10) est en outre configuré pour exécuter un procédé (94) selon l'une des revendications 1 à 6.
10. Système électrique comprenant un onduleur selon l'une des revendications 7 à 9.