1.3/ Régulateur Proportionnel 1.4/ Régulateur intégr ateur

1.3/ Régulateur Proportionnel
C’est lui qui va fixer la rapidité de la boucle vitesse.
1.3.1/ Schéma du régulateur P
Nous invitons le lecteur à se reporter à la fig 13.
1.3.2/ Fonctionnement
Le montage permet l’ajustage du terme proportionnel, de gain KpN, par la position du
curseur du potentiomètre PpN .
La relation pour le régulateur P est la suivante :
VpN = −
R7 + k × PpN R57
×
× VeN = − KpN × VeN
R7 + R6 + PpN R33
L’architecture permet de faire varier le gain KpN en toute sécurité ( butée par R7 ).
1.4/ Régulateur intégrateur
Il permet d’éliminer l’erreur statique entre la consigne et la sortie .
1.4.1/ Schéma du régulateur I
Nous invitons le lecteur à se reporter à la fig 14 .
1.4.2/ Fonctionnement
Le montage permet l’ajustage du terme intégral, de gain KiN, par la position du curseur du
potentiomètre PiN.
La relation pour le régulateur I est la suivante :
ViN =
R9 + k ↔PiN
1
KiN
↔
↔VeN = −
↔VeN
R9 + PiN + R8 R124 ↔C44 ↔p
p
L’architecture permet de faire varier le gain KiN en toute sécurité (butée par R9).
1.4.3/ R.A.Z du régulateur I
On utilise un transistor F.E.T pour supprimer l’action intégrale(décharge du condensateur
C44) lorsque le variateur est verrouillé.
En effet, il est indispensable d’imposer une RAZ non seulement pour réduire la durée du
phénomène transitoire au moment de la mise en marche, mais surtout parceque une valeur initiale
sur la tension condensateur C44 pourrait provoquer une surcharge temporaire du variateur.
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Fig 13
Régulateur proportionnel
Page 38
Fig 14
Régulateur intégral avec limitation incorporée
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1.5/ Régulateur PI avec limitation incorporée
La limitation doit également intervenir sur la composante intégrale du régulateur sinon l’intégrateur
continue à intégrer un écart de réglage élevé.
1.5.1/ Limitation avec diodes en contre-réaction sur la composante intégrale
Le limiteur n’entre en fonction que lors d’une surcharge ou, ce qui est le plus fréquent, pendant des
phénomènes transitoires, lors de grandes et brusques variations pendant le démarrage et le freinage.
En fonctionnement normal, le limiteur est inopérant et n’a aucune influence sur le fonctionnement du
régulateur I.
Considérons le schéma de la figure 14 (page 39).
Fonctionnement
Dès que la tension de sortie du régulateur I devient supérieure (respectivement inférieur)
la diode D14 (respectivement D13) devient passante et impose la valeur VImax ( respectivement
- VImax) en sortie du régulateur I.
Réglage
Le réglage de la valeur maximale du courant se fait par la position du curseur du potentiomètre POT
Imax , avec une sécurité minimale ( butée par R11).
1.5.2/ Rôle des 2 diodes D18-D19 en anti-parallèle
Sans diodes
Examinons tout d’abord les caractéristiques de limitation lors d’une variation brusque de l’écart de
vitesse .
Ve
N
t
VC44
Vima
x
t
Vimax
Vi
N
t
t
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Ce temps de retard peut être néfaste pour la stabilité du circuit de réglage lors de grandes
variations.
Avec diodes en parallèle
Lors de grandes variations et intervention de la limitation, elles limitent la tension d’entrée
de l’amplificateur opérationnel à ±0,6 V.
VeN
t
VC44
Vimax
t
- Vimax
ViN
t
Nous constatons que le retard a été éliminé d’une part et d’autre part la tension aux bornes
du condensateur C44 reste donc limitée en relation avec la limitation sur la tension de sortie.
En fonctionnement normal l’amplificateur opérationnel fonctionne en linéaire, la tension
d’entrée est donc très faible: les diodes en anti-parallèle sont alors bloquées et n’ont aucune
influence sur le fonctionnement du régulateur.
1.5.3/ Retard introduit par la limitation de la composante intégrale
Examinons tout d’abord les caractéristiques de la limitation de la composante intégrale à
l’entrée de la boucle de courant lors d’une variation brusque de l’erreur de vitesse.
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VeN
VpN
VC44
+VImax
VpiN
tr
+VImax
Nous observons un retard sur l’intervention de la limitation . Il faut donc combattre ce
retard, pour ce faire examinons les caractéristiques de la limitation du montage de la fig 15 (cf page
43).
VeN
VpN
VC44
VpiN
Nous constatons que le circuit limiteur intervient sans retard .
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Fig 15
Régulateur PI avec limitation incorporée
1.5.4/ Relation pour le limiteur de l’intensité maximale du courant d’induit
La relation pour le montage ci-dessus est :
VImax =
R11 + k × PotImax
× Vcc
R11 + R10 + Pot Imax
D’où les deux butées :
VImax =7.562 volts soit 15 A.
VImax =1.364 volts soit 2.73 A.
Remarque
L’intensité maximale confère pendant un certain temps un surcouple améliorant les
conditions de démarrage du moteur et permet également le passage momentané d’un dur
mécanique. Il est donc nécessaire que l’opérateur maîtrise pleinement ce paramètre.
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2/
Boucle de courant
La grandeur de consigne de la boucle de courant est fournie par la sortie de la boucle de
vitesse.
Rappelons pour mémoire que la boucle de vitesse est influencée par l’erreur de vitesse.
Par ailleurs, lors de grandes variations de la consigne de vitesse, le régulateur de vitesse
obtient un grand écart de réglage qui fait monter très rapidement la consigne courant. Celle-ci rentre
alors en limitation.
Dès lors, la vitesse varie en fonction du courant limitée et du comportement dynamique de
la boucle de courant. Ce n’est seulement qu’après avoir atteint la consigne que le régulateur de
vitesse entre en action. Ce dernier règle ensuite la vitesse sur la grandeur de consigne vitesse.
De plus, sur le variateur ALECOP la boucle vitesse analogique peut être isolée afin
d’introduire une boucle de vitesse extérieure numérique. L’utilisateur conserve ainsi le bénéfice de
la boucle courant et dispose d’un produit évolutif !
2.1/
Mesure du courant d ’induit
Le courant est mesuré à l’aide d’un module L.E.M « LA 50 P ou LA 50 S », qui repose
sur le principe de fonctionnement de la compensation du champ magnétique.
2.1.1/ Principe de fonctionnement du module L.E.M
Le champ magnétique généré par le courant à mesurer Ip est compensé par un champ crée
par le bobinage secondaire, incorporant une sonde à effet de Hall, associé à circuit électronique de
compensation.
Le courant de mesure est l’image du courant primaire réduit par le nombre de spires du
bobinage secondaire.
2.1.2/ Mesure
Nous invitons le lecteur à se reporter à la figure 16 (cf page 45).
Extrait du cahier des charges
Courant nominal In: 10 A.
Précision: ±1 % de In.
Plage de mesure: 0 à 30 A.
Isolation galvanique.
Echelle de mesure: 0.5 volts pour 1 ampère.
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Fig 16
Mesure du courant d’induit
Dimensionnement
La relation pour le dimensionnement est la suivante:
, le courant de mesure doit être négatif afin de
pouvoir effectuer une comparaison sur la boucle de courant.
R184 = 55Ω 1W > R Min = 50 Ω .
Nombre de spires: 2 spires, précision meilleure.
VLEM ≤ 15 volts pour 30 A, d’où
, l’ajustement se fait en prenant
R197 = 33 KΩ.
R182 = 2.2KΩ.
Page 45
Caractéristiques du L.E.M LA 50 S
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Caractéristiques du L.E.M LA 50 S
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2 . 2 / Régulateur PI avec limitation incorporé e
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2.2.1/ Comparaison valeur de consigne interne, valeur mesurée
La différence entre la valeur de consigne et la valeur mesurée (valeur réelle) est appelée
écart de réglage courant ou erreur de courant.
Pour former cette différence, on utilise un montage à amplificateur différentiel (cf fig 17
page 48).
L’erreur de courant est donnée par la relation suivante:
Erreur courant = VeI = VpiN - V LEM .
2.2.2/ Fonctionnement du régulateur PI
Le fonctionnement est identique dans son principe à celui du régulateur de vitesse.
Lors de la mise en service du variateur, c’est la boucle de courant qui est toujours réglée la
première, après vérification et réglage de la limitation de courant.
2.2.3/ Relations pour le régulateur
La relation pour le terme proportionnel est:
VpI = −
R13 +k ×PpI
R92
×
× VeI = −KpI ×VeI
R13 +R12 +PpI
R64
La relation pour le terme intégral est:
ViI = −
R15 +k ×PiI
1
KiI
×
=−
× VeI
R15 + R14 +PiI
R40.C2.p
p
La relation de réglage du régulateur PI est:
VcI = (KpI +
KiI
) × VeI= V PWM
p
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