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EP3291271A1 - Control method for an actuating device, related actuating device and switching device - Google Patents

Control method for an actuating device, related actuating device and switching device Download PDF

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Publication number
EP3291271A1
EP3291271A1 EP17188936.3A EP17188936A EP3291271A1 EP 3291271 A1 EP3291271 A1 EP 3291271A1 EP 17188936 A EP17188936 A EP 17188936A EP 3291271 A1 EP3291271 A1 EP 3291271A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
value
displacement
electric current
coil
measured
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP17188936.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3291271B1 (en
Inventor
Vincent GEFFROY
Julien HENRI-ROUSSEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schneider Electric Industries SAS
Original Assignee
Schneider Electric Industries SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schneider Electric Industries SAS filed Critical Schneider Electric Industries SAS
Publication of EP3291271A1 publication Critical patent/EP3291271A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3291271B1 publication Critical patent/EP3291271B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
    • H01H47/32—Energising current supplied by semiconductor device
    • H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H50/18—Movable parts of magnetic circuits, e.g. armature
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1844—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01F2007/1866—Monitoring or fail-safe circuits with regulation loop
    • H—ELECTRICITY
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    • H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/002—Monitoring or fail-safe circuits
    • H01H2047/006—Detecting unwanted movement of contacts and applying pulses to coil for restoring to normal status

Definitions

  • the present invention relates to a method of controlling an actuating device.
  • the present invention also relates to an actuating device and a switching apparatus comprising such an actuating device.
  • an electromagnet comprises a coil and a movable portion with respect to the coil.
  • the moving part is, for example, an electrical circuit, or a core.
  • the moving part is received in the coil, the displacement of the movable part being controlled by the circulation of a current in the coil.
  • the moving part is mechanically fixed to a movable element forming electrical contact.
  • the displacement of the movable part then makes it possible to actuate the movable element and to control the opening or closing of the electrical contact.
  • the moving part moves from a position in which the electrical contact is open to a position in which the electrical contact is closed, or vice versa.
  • the reverse movement is usually performed by a spring, to ensure the opening of the circuit even in case of power failure.
  • shock detection is frequently provided during the design of switching devices, to the point that some of these devices include accelerometers for this purpose.
  • accelerometers for this purpose.
  • these accelerometers complicate the design and control of switching devices, and make them more expensive.
  • An object of the invention is therefore to propose a method for controlling an actuating device that makes it possible to maintain the contact in the closed position for higher shocks than the methods of the state of the art without increasing significantly the power consumption.
  • the invention also relates to an electrical switching apparatus comprising an input terminal, an output terminal, a movable contact and an actuating device adapted to move the movable contact between a closed position in which the input terminal is electrically connected to the output terminal and an open position in which the input terminal is electrically isolated from the output terminal, the actuating device being as defined above.
  • the electrical switchgear is a contactor.
  • the electrical switchgear is a circuit breaker.
  • the electrical switching device is an electronic relay.
  • the electrical switching apparatus is a source inverter.
  • a switching apparatus 10 is shown on the figure 1 .
  • the switching apparatus 10 comprises an input electrical terminal 15, an output electrical terminal 20, a movable contact 25 and an actuating device 30.
  • the switching apparatus 10 is configured to receive a first electric current C1 on the input electrical terminal 15 and to deliver the first electric current C1 to the output terminal 20.
  • the switching apparatus 10 is further configured to electrically disconnect the input electrical terminal 15 from the electrical output terminal 20, i.e. to cut the first electrical current C1 between the electrical terminal of the electrical terminal. input 15 and the output electrical terminal 20.
  • the switching device 10 is, for example, a contactor.
  • the switching apparatus 10 is configured to electrically connect the electrical input terminal 15 and the electrical output terminal 20 upon receipt of a connection command sent by an external device, and to disconnect the electrical terminal. input 15 of the electrical output terminal 20 upon receipt of a disconnect command sent by said external device.
  • the switching apparatus 10 is a circuit breaker.
  • the switching device 10 is a trigger of a undervoltage circuit breaker capable of disconnecting the electrical input terminal 15 from the electrical output terminal 20 following the detection of an inadvertent drop in a voltage. voltage.
  • the switching device 10 is an electronic relay.
  • An electronic relay is a device for switching an electric current without recourse to mechanical or electromechanical elements.
  • the switching apparatus 10 is a source inverter.
  • a source inverter is a device adapted to power a device with an electric current supplied by one of two sources, and to switch the power supply between the two sources.
  • the movable contact 25 is electrically connected to the input electrical terminal 15. In a variant, the movable contact 25 is electrically connected to the electrical output terminal 20.
  • the movable contact 25 is movable between an open position and a closed position. When the movable contact 25 is in the open position, the electrical input terminal 15 is not electrically connected to the electrical output terminal 20. When the movable contact 25 is in the closed position, the electrical input terminal 15 is electrically connected by the movable contact 25 to the electrical output terminal 20.
  • the activation device 30 is configured to move the movable contact 25 between the open position and the closed position, and vice versa.
  • the activating device 30 is further configured to maintain the movable contact 25 in the closed position.
  • the activation device 30 comprises an electromagnet 35 and a control device 40.
  • the electromagnet 35 comprises a coil 45, also called a fixed part 35, and a mobile part 50.
  • the coil 45 has an electrical conductor wound around an axis.
  • the moving part 50 is, for example, a core of the electromagnet 35.
  • the movable portion 50 is fixed to the movable contact 25 and is movable with it.
  • the movable portion 50 is movable between a first position and a second position relative to the spool 45.
  • the movable portion 50 is movable in translation relative to the spool 45 along the axis of the spool 45.
  • the movable portion 50 When the movable portion 50 is in the first position, the movable portion 50 is, for example, at least partially received in the spool 45. When the movable portion 50 is in the second position, the movable portion 50 is at least partially extracted from the coil 45.
  • the electromagnet 35 comprises a spring adapted to exert on the movable portion 50 a force tending to bring the movable portion 50 of the second position to the first position.
  • the movable contact 25 When the movable portion 50 is in the first position, the movable contact 25 is in the open position. When the movable portion 50 is in the second position, the movable contact 25 is in the closed position.
  • the controller 40 is configured to control a movement of the movable portion 50 from the first position to the second position.
  • the control device 40 comprises a supply member 55, a measuring member 60, a sampling member 65 and a regulator 70.
  • the supply member 55 is configured to feed the coil 45 with a second electric current C2.
  • the power supply member 55 comprises an electric circuit 75 represented on the figure 2 .
  • the second electric current C2 has an intensity I.
  • the second electric current C2 is capable of causing a displacement of the mobile part 50 from the first position to the second position when a measured variable G has a displacement value Vd.
  • measured quantity G is, for example, intensity I.
  • the displacement value Vd is between 5 milliamperes (mA) and 25 amperes (A).
  • the measured quantity G is a voltage of the second electric current C2.
  • the second electric current C2 is further adapted to keep the moving part 50 in the second position when the measured quantity G is equal to a holding value Vm.
  • the holding value Vm is strictly smaller, in absolute value, than the displacement value Vd.
  • the hold value is between 5 mA and 25 A.
  • the supply member 55 is, for example, configured to generate the second electrical current C2 by pulse width modulation.
  • Pulse Width Modulation is a technique commonly used to synthesize electric currents in the form of a pulse sequence of very short duration the characteristic times of the powered systems. For example, by opening and closing a switch quickly, a system is powered with an electric current whose average intensity is set by the ratio between the opening and closing times of the switch.
  • the electrical circuit 75 comprises a rectifier bridge 80, a protection diode 85, a first switch 90, a freewheel diode 95, a measurement resistor 100, a second switch 105 and a zener diode 110.
  • the electromagnet 35 is represented in the electrical circuit 75 by inductance and resistance in series.
  • the rectifier bridge 80 is configured to receive an input voltage input Ua as input and to transform the input voltage Ua into a full-wave rectified voltage Uc. Thus, the rectifier bridge 80 is configured to output an electrical current of origin C.
  • the original electrical current Co is a current chopped by the switch 90.
  • the input voltage Ua is, for example, a voltage alternative. Alternatively, the input voltage Ua is a DC voltage.
  • the input voltage Ua is imposed between the points of the rectifier bridge 80 denoted "A" and "B” on the figure 2 by an alternating voltage generator.
  • the DC voltage Uc is measured between the points marked “C” and “D” on the figure 2 .
  • the protective diode 85 is interposed between the rectifier bridge 80 and the first switch 90, that is to say that the rectifier bridge 80, the protection diode 85 and the first switch 90 are in series.
  • the first switch 90 is configured to alternately connect and disconnect the protection diode 85 and the coil 45 as a function of a control signal generated by the regulator 70.
  • the first switch 90 is, for example, a transistor.
  • Metal-Oxide-Semiconductor (“MOS”) transistors are particular examples of transistors.
  • Insulated gate bipolar transistors also known by the acronym IGBT "Insulated Gate Bipolar Transistor" are other examples of transistor particularly adapted to high power circuits.
  • the first switch 90 is provided for modulating the second current C2 by pulse width modulation from the original current C.
  • the second current C2 is obtained, from the original current Co, by the opening and closing the first switch 90.
  • the freewheeling diode 95 is placed in parallel with the assembly formed by the rectifier bridge 80, the protective diode 85 and the first switch 90.
  • the measuring resistor 100 is placed in series with the coil 45.
  • the measurement resistor 100 is also traversed by the second electric current C2.
  • the second electric current C2 passes successively through the coil 45 and the measurement resistor 100.
  • the second switch 105 is interposed between the ground of the electrical circuit 75 and the measurement resistor 100.
  • the second switch 105 is, for example, a MOS transistor or an IGBT transistor.
  • the Zener diode 110 is placed in parallel with the second switch 105 in the opposite direction.
  • the Zener diode 110 thus protects the second switch 105 against possible overvoltages, and also makes it possible to accelerate the discharge of the coil 45 when the second switch 105 is open.
  • the measuring member 60 is configured to measure a value V of the measured quantity G.
  • the measuring member 60 is configured to measure a voltage across the measurement resistor 100 and to calculate the intensity I of the second current C2 from the voltage measured across the measuring resistor 100.
  • the measuring member 60 is configured to measure a voltage across the coil 45.
  • the sampling member 65 is configured to acquire samples of the value V with a sampling period Pe, i.e. each sample is acquired at a time separated from the sampling period Pe of the instants. corresponding to the previous sample and the next sample.
  • the sampling period Pe is, for example, less than or equal to 500 ms.
  • the sampling period Pe is between 300 ms and 500 ms.
  • the sampling period Pe is between 30 ms and 70 ms.
  • the regulator 70 is configured to regulate the value V of the measured quantity G around a setpoint value Vc.
  • the control variable is, for example, an opening rate of the first switch 90.
  • the opening ratio is defined as being a ratio between the successive opening and closing times of the first switch 90.
  • the regulator 70 is then configured to regulate the value V of the measured quantity G by modulation of the pulse width.
  • the regulator 70 is configured to control the opening and / or closing of the first switch 90, according to a proportional-integrator-derivative algorithm, as a function of the values of the measured samples.
  • the regulator 70 is furthermore configured to modify the setpoint value Vc between the holding value Vm and the displacement value Vd.
  • the measuring member 60, the sampling member 65 and the regulator 70 are for example made in the form of a programmable logic circuit or dedicated integrated circuits.
  • control device 40 comprises a processor and a memory, a measurement software, an acquisition software and a control software being stored in the memory.
  • the measurement software, the acquisition software and the control software When executed on the processor, the measurement software, the acquisition software and the control software respectively form the measuring member 60, the acquisition member 65 and the regulator 70.
  • a flow chart of the steps of a control method of the activation device 30 is shown on the figure 3 .
  • the control method comprises an initial step 200, a first supply step 210, a step 220 of displacement, a step 230 of transition, a step 240 of acquisition, a step 250 of comparison, a step 260 of regulation, a step detection step 270 and a second step 280 of feeding.
  • the movable portion 50 is in the first position.
  • the movable contact 25 is thus in the open position, and the switching device 10 prevents the first current C1 from propagating from the input terminal 15 to the output terminal 20.
  • the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the value of setpoint Vc greater than or equal to the displacement value Vd, the acquisition member 65 acquires samples of the value V with the sampling period Pe and the regulator 70 regulates the value V of the measured quantity G around the value setpoint Vc, according to a proportional-integrator-derivative algorithm.
  • the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm.
  • a proportional-integrator algorithm is a special case of proportional-integrator-derivative algorithm.
  • the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki .
  • the movable portion 50 moves from the first position to the second position during the displacement step 220.
  • the movable contact 25 is in the closed position.
  • the regulator 70 controls the opening of the first switch 90 and allows the coil 45 to discharge by restoring a portion of the electrical energy contained in the coil 45.
  • the current flowing through the measuring resistor 100 then decreases progressively, from the displacement value, during the discharge of the coil 45.
  • the regulator 70 implements the acquisition step 240.
  • the acquisition device 65 acquires the minus a sample of the value V of the measured quantity G.
  • the acquisition member 65 acquires a single sample of the value V of the measured quantity G.
  • the regulator compares the measured sample with a predetermined threshold S.
  • the threshold S is strictly between the displacement value Vd and the holding value Vm.
  • a difference between the threshold S and the holding value Vm is less than or equal, in absolute value, to 15 percent of the holding value Vm.
  • the difference between the threshold S and the holding value Vm is less than or equal, in absolute value, to 5 percent of the holding value Vm.
  • the comparison step 250 is followed by the regulation step 260.
  • the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the setpoint value.
  • Vc equal to the displacement value Vd and regulates the value V of the measured quantity G around the setpoint value Vc according to a proportional-integrator-derivative algorithm.
  • the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm.
  • a proportional-integrator algorithm is a special case of proportional-integrator-derivative algorithm.
  • the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki.
  • the acquisition 240, comparison 250 and control 260 steps are successively iterated in that order with the sampling period Pe. This is represented by an arrow 265 on the figure 3 .
  • the comparison step 250 is followed by the detection step 270.
  • the regulator 70 detects an undesirable displacement of the mobile part 50, that is to say that the regulator 70 considers that the sample acquired at the acquisition step 240 and compared with the threshold S at the comparison step 250 is greater than or equal to the threshold S because of a shock resulting in an undesirable displacement of the movable part 50.
  • the moving part 50 is, during the detection step 270, in an intermediate position between the first position and the second position.
  • the detection step 270 is then followed by the second supply step 280.
  • the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the value of setpoint Vc equal to the displacement value Vd, the acquisition member 65 acquires samples of the value V with the sampling period Pe and the regulator 70 regulates the value V of the measured quantity G around the setpoint value Vc according to a proportional-integrator-derivative algorithm.
  • the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm.
  • the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki .
  • the moving part 50 moves from the intermediate position to the second position P2 under the effect of the electromagnetic force generated by the passage of the second current C2, the magnitude measured G showing the displacement value Vd, in the coil 45.
  • transition step 230 is then implemented again. This is represented on the figure 3 by an arrow 285.
  • the graphs 290 to 305 describe the operation of a switching device of the state of the art, implementing a control method according to the state of the art, and undergoing a shock causing an unwanted displacement of the moving part. 50 of the actuator at a time t equal to 125 milliseconds.
  • the graph 290 represents the variation over time of the intensity of the current flowing through the coil of the actuator.
  • the shock received causes an increase in the current flowing through the coil, which appears in the form of a peak 310.
  • the graph 295 represents the position of the moving part over time, between the second position represented by the ordinate "0" and the first position represented by the ordinate "5.5".
  • the ordinate is graduated in millimeters on the graph 295.
  • the shock causes the movable portion 50 to move from the second position to the first position, and the movable portion 50 remains in the first position after the impact.
  • the graph 300 represents the magnetic force exerted by the fixed part of the electromagnet on the moving part 50 over time. As shown in graph 300, the magnetic force exerted does not increase during the shock detection.
  • Chart 305 shows the resistive force exerted by the spring (s). The resistive force increases at the moment of impact, then decreases to a minimum value, sign that the moving part 50 has reached the first position and remains there.
  • the graphs 315 to 330 describe the operation of a switching device according to the invention, implementing a control method according to the invention, and undergoing a shock causing an undesired displacement of the movable part 50 of the actuator.
  • a time t equal to 125 milliseconds.
  • Each graph 315, 320, 325 and 330 corresponds to a graph 290, 295, 300 and 305 respectively of the figure 4 and is represented with the same scales, for comparison.
  • the graph 315 represents the variation over time of the intensity I of the second current C2 passing through the coil 45. Following the impact, the intensity I increases more significantly than in the case of the method of the state of the art. , and over a longer period. This is due to the detection of the shock by the regulator 70 and to the implementation of the second feeding step 280.
  • the graph 320 represents the position of the moving part 50 over time, between the second position represented by the ordinate "0" and the first position represented by the ordinate "5.5".
  • the ordinate is graduated in millimeters on the graph 320.
  • the shock causes a displacement of small amplitude, visible in the form of a peak 335, of the moving part 50 from the second position towards the first position, but the moving part 50 quickly returns to the second position and remains there after the shock. This movement is not sufficient to cause the opening of the movable contact 25.
  • the graph 325 represents the magnetic force exerted by the fixed portion 45 of the electromagnet 35 on the moving part 50 over time. As shown in graph 325, the magnetic force exerted increases significantly after the shock is detected. This is visible by the rise of the magnetic force up to a maximum of 340 on the graph 325, corresponding to a current value Vd.
  • the graph 330 represents the resistive force exerted by the spring or springs. The resistive force increases at the moment of the shock, then returns to the value it had just before the shock, sign that the moving part returns to the second position and remains there. This appears on graph 330 as a peak 345.
  • the regulation of the measured quantity G is very efficient and the second current C2 has few variations in the absence of shock.
  • the threshold S is thus close to the holding value Vm, and the detection of a single sample greater than or equal to the threshold S makes it possible to detect a shock.
  • the detection of a shock and inadvertent movement of the moving part 50 that it causes is very fast.
  • the implementation of the second feeding step 280 then takes place more rapidly, and the displacement of the mobile part 50 is then limited in amplitude, as shown by the peak 335 at the figure 5 .
  • the holding value Vm is relatively low. The power consumption of the switching apparatus 10 is therefore reduced.
  • the switching apparatus 10 does not include displacement sensors.
  • the switching device 10 is thus easy to manufacture and control, and inexpensive compared to a switching apparatus comprising a displacement sensor.
  • the switching apparatus 10 has been described in the case where the mobile part 50 of the electromagnet 35 is a core. However, those skilled in the art will understand that the invention is applicable to a large type of electromagnets having moving parts of different types.
  • the movable part is an electrical circuit movable with respect to the coil 45.
  • the control method has been described in the case where the measured quantity is the intensity of the second current C2.
  • the quantity measured is another quantity of the second current C2, for example the voltage of the second current C2.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif d'actionnement (30) comprenant un électro-aimant (35) et un dispositif de commande, l'électro-aimant (35) comprenant une bobine et une partie mobile entre une première position et une deuxième position, le dispositif de commande comportant un organe d'alimentation configuré pour alimenter la bobine avec un courant électrique (C2) présentant une tension et une intensité et un organe de mesure (60) d'une valeur d'une grandeur parmi la tension et l'intensité. Le procédé comporte des étapes d'acquisition d'échantillons de la valeur mesurée, de régulation selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur du courant électrique (C2) autour d'une valeur de consigne égale à une valeur de maintien propre à maintenir la partie mobile dans la deuxième position, de comparaison de chaque échantillon à un seuil prédéterminé et de détection d'un déplacement de la partie mobile si un unique échantillon est supérieur ou égal au seuil.The invention relates to a method for controlling an actuating device (30) comprising an electromagnet (35) and a control device, the electromagnet (35) comprising a coil and a moving part between a first position and a second position, the control device comprising a supply member configured to supply the coil with an electric current (C2) having a voltage and an intensity and a measuring member (60) having a value of one magnitude. among the tension and the intensity. The method comprises steps of acquiring samples of the measured value, of regulation according to a proportional-integrator-derivative algorithm of the electric current (C2) around a set value equal to a holding value suitable for maintaining the part mobile in the second position, comparing each sample to a predetermined threshold and detecting a displacement of the moving part if a single sample is greater than or equal to the threshold.

Description

La présente invention concerne un procédé de commande d'un dispositif d'actionnement. La présente invention concerne également un dispositif d'actionnement et un appareil de commutation comprenant un tel dispositif d'actionnement.The present invention relates to a method of controlling an actuating device. The present invention also relates to an actuating device and a switching apparatus comprising such an actuating device.

Il est fréquent que des appareils de commutation électrique comprennent des dispositifs d'actionnement électromagnétiques. Par exemple, un électro-aimant comprend une bobine et une partie mobile par rapport à la bobine. La partie mobile est, par exemple, un circuit électrique, ou encore un noyau. La partie mobile est reçue dans la bobine, le déplacement de la partie mobile étant commandé par la circulation d'un courant dans la bobine. La partie mobile est fixée mécaniquement à un élément mobile formant contact électrique. Le déplacement de la partie mobile permet alors d'actionner l'élément mobile et de commander l'ouverture ou la fermeture du contact électrique. Pour une première valeur du courant, la partie mobile se déplace depuis une position dans laquelle le contact électrique est ouvert vers une position dans laquelle le contact électrique est fermé, ou réciproquement. Afin d'assurer la sécurité du système, le déplacement inverse est en général effectué par un ressort, permettant d'assurer l'ouverture du circuit même en cas de coupure électrique. Une deuxième valeur du courant, trop faible pour commander le déplacement de la partie mobile, permet néanmoins de contrebalancer l'action du ressort pour maintenir le contact en position fermée tout en minimisant la consommation électrique du système.It is common for electrical switching devices to include electromagnetic actuators. For example, an electromagnet comprises a coil and a movable portion with respect to the coil. The moving part is, for example, an electrical circuit, or a core. The moving part is received in the coil, the displacement of the movable part being controlled by the circulation of a current in the coil. The moving part is mechanically fixed to a movable element forming electrical contact. The displacement of the movable part then makes it possible to actuate the movable element and to control the opening or closing of the electrical contact. For a first current value, the moving part moves from a position in which the electrical contact is open to a position in which the electrical contact is closed, or vice versa. To ensure the safety of the system, the reverse movement is usually performed by a spring, to ensure the opening of the circuit even in case of power failure. A second value of the current, too low to control the displacement of the moving part, nevertheless makes it possible to counterbalance the action of the spring to maintain the contact in the closed position while minimizing the power consumption of the system.

Cependant, du fait que la force exercée pour maintenir le contact fermé est relativement faible, de tels contacts électriques sont susceptibles de s'ouvrir si un choc extérieur entraîne le déplacement de la partie mobile par rapport à la bobine. L'ouverture intempestive de contacts électrique peut entraîner leur échauffement, au point qu'ils se soudent ultérieurement.However, because the force exerted to maintain the closed contact is relatively small, such electrical contacts are likely to open if an external shock causes the displacement of the movable portion relative to the coil. Unintentional opening of electrical contacts may cause them to overheat, to the extent that they subsequently become soldered.

Ainsi, la détection de chocs est fréquemment prévue lors de la conception des appareils de commutation, au point que certains de ces appareils comprennent des accéléromètres à cet effet. Cependant, ces accéléromètres compliquent la conception et la commande des appareils de commutation, et les rendent plus onéreux.Thus, the shock detection is frequently provided during the design of switching devices, to the point that some of these devices include accelerometers for this purpose. However, these accelerometers complicate the design and control of switching devices, and make them more expensive.

On connaît du document FR 2786915 A1 un procédé de commande d'un dispositif d'actionnement du type précité, dans lequel le courant est régulé à la deuxième valeur par un algorithme de type « régulation peak », dans lequel un interrupteur est ouvert ou fermé selon qu'un échantillon de la grandeur mesurée est supérieur ou inférieur à une valeur de consigne. En cas de choc lorsque l'actionneur maintient le contact en position fermée, le déplacement de la partie mobile par rapport à la bobine est détecté si quatre échantillons de courant successifs sont supérieurs à la valeur de consigne. En effet, un déplacement de la partie mobile entraîne dans la bobine l'apparition d'une force électromotrice qui provoque une augmentation du courant traversant la bobine. En cas de détection d'un tel déplacement, la valeur à laquelle le courant est régulé est alors augmentée afin d'augmenter la force électromagnétique exercée sur l'aimant et afin de refermer le contact électrique.Document is known FR 2786915 A1 a control method of an actuating device of the aforementioned type, in which the current is regulated at the second value by a "peak control" type of algorithm, in which a switch is open or closed depending on whether a sample of the Measured quantity is greater or less than a set value. In the event of an impact when the actuator keeps the contact in the closed position, the displacement of the moving part with respect to the coil is detected if four successive current samples are greater than the set value. Indeed, a displacement of the moving part causes in the coil the appearance of an electromotive force which causes an increase in the current flowing through the coil. In case of detection of such displacement, the value at which the current is regulated is then increased to increase the electromagnetic force exerted on the magnet and to close the electrical contact.

Cependant, un tel procédé de commande peut se révéler insuffisamment rapide pour empêcher une ouverture intempestive du contact électrique en cas de choc puissant, ce qui risque d'endommager l'appareil de commutation. Ce problème est en partie résolu en augmentant la valeur de courant pour la phase de maintien en position fermée du contact, mais un tel choix induit une consommation électrique plus élevée.However, such a control method may be insufficiently fast to prevent inadvertent opening of the electrical contact in case of strong shock, which may damage the switching device. This problem is partly solved by increasing the current value for the contact holding phase in the closed position, but such a choice induces a higher power consumption.

Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de commande d'un dispositif d'actionnement qui permette d'assurer le maintien du contact en position fermée pour des chocs plus élevés que les procédés de l'état de la technique sans augmenter significativement la consommation électrique.An object of the invention is therefore to propose a method for controlling an actuating device that makes it possible to maintain the contact in the closed position for higher shocks than the methods of the state of the art without increasing significantly the power consumption.

A cet effet, il est proposé un procédé de commande d'un dispositif d'actionnement comprenant un électro-aimant et un dispositif de commande, l'électro-aimant comprenant une bobine et une partie mobile par rapport à la bobine entre une première position et une deuxième position, le dispositif de commande comportant :

  • un organe d'alimentation configuré pour alimenter la bobine avec un courant électrique,
  • un organe de mesure configuré pour mesurer au moins une valeur d'une grandeur mesurée du courant électrique,
  • un organe d'échantillonnage configuré pour acquérir au moins un échantillon de la valeur, et
  • un régulateur propre à réguler la valeur de la grandeur mesurée autour d'une valeur de consigne.
For this purpose, there is provided a method of controlling an actuating device comprising an electromagnet and a control device, the electromagnet comprising a coil and a movable portion relative to the coil between a first position. and a second position, the controller comprising:
  • a power supply member configured to supply the coil with an electric current,
  • a measuring device configured to measure at least one value of a measured quantity of the electric current,
  • a sampling member configured to acquire at least one sample of the value, and
  • a regulator adapted to regulate the value of the quantity measured around a setpoint value.

Ce procédé comporte des étapes de :

  • alimentation de l'électro-aimant avec le courant électrique, la grandeur mesurée présentant une valeur de déplacement propre à provoquer un déplacement de la partie mobile de la première position vers la deuxième position,
  • déplacement de la partie mobile depuis la première position jusqu'à la deuxième position,
  • acquisition, avec une période d'échantillonnage, d'un échantillon de la valeur mesurée,
  • régulation du courant électrique autour d'une valeur de consigne selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, la valeur de consigne étant supérieure ou égale à une valeur de maintien propre à maintenir la partie mobile dans la deuxième position,
  • comparaison de chaque échantillon à un seuil prédéterminé strictement supérieur à la valeur de maintien, et
  • détection d'un déplacement indésirable de la partie mobile si un unique échantillon est supérieur ou égal au seuil, en valeur absolue.
This process comprises steps of:
  • supplying the electromagnet with the electric current, the measured quantity having a displacement value capable of causing a displacement of the moving part from the first position to the second position,
  • moving the moving part from the first position to the second position,
  • acquisition, with a sampling period, of a sample of the measured value,
  • regulating the electric current around a setpoint value according to a proportional-integrator-derivative algorithm, the setpoint being greater than or equal to a holding value capable of keeping the moving part in the second position,
  • comparing each sample with a predetermined threshold strictly greater than the holding value, and
  • detecting an undesirable displacement of the moving part if a single sample is greater than or equal to the threshold, in absolute value.

Suivant d'autres aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

  • suite à la détection d'un déplacement indésirable, le dispositif de commande met en oeuvre une étape d'alimentation de l'électro-aimant avec le courant électrique, la grandeur mesurée présentant la valeur de déplacement.
  • une différence entre le seuil et la valeur de maintien est inférieure ou égale, en valeur absolue, à 15 pourcents de la valeur de maintien, de préférence inférieure ou égale à 5 pourcents de la valeur de maintien.
  • l'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur présente un coefficient proportionnel égal à zéro.
  • la période d'échantillonnage est inférieure ou égale à 500 microsecondes, un coefficient proportionnel et un coefficient intégral étant définis pour l'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, le coefficient proportionnel étant compris entre 1 pourcent du coefficient intégral et 10 pourcents du coefficient intégral.
According to other advantageous but non-obligatory aspects of the invention, the method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • following the detection of an undesirable displacement, the control device implements a step of supplying the electromagnet with the electric current, the measured quantity having the displacement value.
  • a difference between the threshold and the holding value is less than or equal, in absolute value, to 15 percent of the holding value, preferably less than or equal to 5 percent of the holding value.
  • the proportional-integrator-derivative algorithm has a proportional coefficient equal to zero.
  • the sampling period is less than or equal to 500 microseconds, a proportional coefficient and an integral coefficient being defined for the proportional-integrator-derivative algorithm, the proportional coefficient being between 1 percent of the integral coefficient and 10 percent of the integral coefficient.

L'invention a également pour objet un dispositif d'actionnement comprenant un électro-aimant et un dispositif de commande, l'électro-aimant comprenant une bobine et une partie mobile par rapport à la bobine entre une première position et une deuxième position, le dispositif de commande comportant :

  • un organe d'alimentation configuré pour alimenter la bobine avec un courant électrique, le courant électrique étant propre à provoquer un déplacement de la partie mobile de la première position vers la deuxième position lorsqu'une grandeur mesurée du courant électrique présente une valeur de déplacement, et étant propre à maintenir la partie mobile dans la deuxième position, lorsque cette grandeur mesurée présente une valeur de maintien strictement inférieure, en valeur absolue, à la valeur de déplacement,
  • un organe de mesure configuré pour mesurer au moins une valeur de la grandeur mesurée,
  • un organe d'échantillonnage configuré pour acquérir des échantillons de la valeur mesurée, avec une période d'échantillonnage, et
  • un régulateur propre à réguler la valeur de la grandeur mesurée autour d'une valeur de consigne ;
le régulateur étant configuré pour réguler la valeur de la grandeur mesurée selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, pour comparer chaque échantillon mesuré à un seuil prédéterminé strictement supérieur à la valeur de maintien et pour détecter un déplacement indésirable de la partie mobile si un unique échantillon de la valeur mesurée est supérieur ou égal au seuil, en valeur absolue.The invention also relates to an actuating device comprising an electromagnet and a control device, the electromagnet comprising a coil and a part movable with respect to the coil between a first position and a second position, the control device comprising:
  • a supply member configured to supply the coil with an electric current, the electric current being able to cause a displacement of the moving part from the first position to the second position when a measured quantity of the electric current has a displacement value, and being able to keep the moving part in the second position, when this measured quantity has a value of maintenance strictly lower, in absolute value, with the value of displacement,
  • a measuring device configured to measure at least one value of the measured quantity,
  • a sampling member configured to acquire samples of the measured value, with a sampling period, and
  • a regulator adapted to regulate the value of the quantity measured around a set value;
the regulator being configured to regulate the value of the quantity measured according to a proportional-integrator-derivative algorithm, to compare each measured sample with a predetermined threshold strictly greater than the holding value and to detect an undesirable displacement of the moving part if a single sample of the measured value is greater than or equal to the threshold, in absolute value.

L'invention a également pour objet un appareil de commutation électrique comprenant une borne d'entrée, une borne de sortie, un contact mobile et un dispositif d'actionnement propre à déplacer le contact mobile entre une position fermée dans laquelle la borne d'entrée est électriquement connectée à la borne de sortie et une position ouverte dans laquelle la borne d'entrée est électriquement isolée de la borne de sortie, le dispositif d'actionnement étant tel que défini ci-dessus.The invention also relates to an electrical switching apparatus comprising an input terminal, an output terminal, a movable contact and an actuating device adapted to move the movable contact between a closed position in which the input terminal is electrically connected to the output terminal and an open position in which the input terminal is electrically isolated from the output terminal, the actuating device being as defined above.

De façon avantageuse, l'appareil de commutation électrique est un contacteur.Advantageously, the electrical switchgear is a contactor.

En variante, l'appareil de commutation électrique est un disjoncteur.Alternatively, the electrical switchgear is a circuit breaker.

Selon une autre variante, l'appareil de commutation électrique est un relais électronique.According to another variant, the electrical switching device is an electronic relay.

Selon encore une autre variante, l'appareil de commutation électrique est un inverseur de source.According to yet another variant, the electrical switching apparatus is a source inverter.

Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

  • la figure 1 est un schéma d'un appareil de commutation selon l'invention comprenant un dispositif d'activation,
  • la figure 2 est un schéma du dispositif d'activation de l'appareil de la figure 1,
  • la figure 3 est un ordinogramme des étapes d'un procédé de commande selon l'invention, mis en oeuvre par le dispositif d'activation des figures 1 et 2,
  • la figure 4 est un ensemble de graphiques décrivant l'évolution de différents paramètres mesurés au cours de la mise en oeuvre d'un procédé de commande de l'art antérieur, et
  • la figure 5 est un ensemble de graphiques décrivant l'évolution des paramètres de la figure 4, mesurés au cours de la mise en oeuvre d'un procédé de commande selon l'invention.
The features and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawings, in which:
  • the figure 1 is a diagram of a switching apparatus according to the invention comprising an activation device,
  • the figure 2 is a diagram of the device activation device of the figure 1 ,
  • the figure 3 is a flow chart of the steps of a control method according to the invention, implemented by the activation device of the figures 1 and 2 ,
  • the figure 4 is a set of graphs describing the evolution of various parameters measured during the implementation of a control method of the prior art, and
  • the figure 5 is a set of graphs describing the evolution of the parameters of the figure 4 , measured during the implementation of a control method according to the invention.

Un appareil de commutation 10 est représenté sur la figure 1.A switching apparatus 10 is shown on the figure 1 .

L'appareil de commutation 10 comporte une borne électrique d'entrée 15, une borne électrique de sortie 20, un contact mobile 25 et un dispositif d'actionnement 30.The switching apparatus 10 comprises an input electrical terminal 15, an output electrical terminal 20, a movable contact 25 and an actuating device 30.

L'appareil de commutation 10 est configuré pour recevoir un premier courant électrique C1 sur la borne d'électrique d'entrée 15 et pour délivrer le premier courant électrique C1 sur la borne de sortie 20.The switching apparatus 10 is configured to receive a first electric current C1 on the input electrical terminal 15 and to deliver the first electric current C1 to the output terminal 20.

L'appareil de commutation 10 est, en outre, configuré pour déconnecter électriquement la borne électrique d'entrée 15 de la borne électrique de sortie 20, c'est-à-dire pour couper le premier courant électrique C1 entre la borne électrique d'entrée 15 et la borne électrique de sortie 20.The switching apparatus 10 is further configured to electrically disconnect the input electrical terminal 15 from the electrical output terminal 20, i.e. to cut the first electrical current C1 between the electrical terminal of the electrical terminal. input 15 and the output electrical terminal 20.

L'appareil de commutation 10 est, par exemple, un contacteur. En particulier, l'appareil de commutation 10 est configuré pour connecter électriquement la borne électrique d'entrée 15 et la borne électrique de sortie 20 suite à la réception d'une commande de connexion envoyée par un dispositif externe, et pour déconnecter la borne électrique d'entrée 15 de la borne électrique de sortie 20 suite à la réception d'une commande de déconnexion envoyée par ledit dispositif externe.The switching device 10 is, for example, a contactor. In particular, the switching apparatus 10 is configured to electrically connect the electrical input terminal 15 and the electrical output terminal 20 upon receipt of a connection command sent by an external device, and to disconnect the electrical terminal. input 15 of the electrical output terminal 20 upon receipt of a disconnect command sent by said external device.

En variante, l'appareil de commutation 10 est un disjoncteur. En particulier, l'appareil de commutation 10 est un déclencheur d'un disjoncteur à minimum de tension, propre à déconnecter la borne électrique d'entrée 15 de la borne électrique de sortie 20 suite à la détection d'une baisse intempestive d'une tension.Alternatively, the switching apparatus 10 is a circuit breaker. In particular, the switching device 10 is a trigger of a undervoltage circuit breaker capable of disconnecting the electrical input terminal 15 from the electrical output terminal 20 following the detection of an inadvertent drop in a voltage. voltage.

Selon une autre variante, l'appareil de commutation 10 est un relais électronique. Un relais électronique est un dispositif permettant de commuter un courant électrique sans recours à des éléments mécaniques ou électromécaniques.According to another variant, the switching device 10 is an electronic relay. An electronic relay is a device for switching an electric current without recourse to mechanical or electromechanical elements.

Selon encore une autre variante, l'appareil de commutation 10 est un inverseur de source. Un inverseur de source est un dispositif propre à alimenter un appareil avec un courant électrique fourni par l'une parmi deux sources, et à commuter l'alimentation entre les deux sources.According to yet another variant, the switching apparatus 10 is a source inverter. A source inverter is a device adapted to power a device with an electric current supplied by one of two sources, and to switch the power supply between the two sources.

Le contact mobile 25 est connecté électriquement à la borne électrique d'entrée 15. En variante, le contact mobile 25 est connecté électriquement à la borne électrique de sortie 20.The movable contact 25 is electrically connected to the input electrical terminal 15. In a variant, the movable contact 25 is electrically connected to the electrical output terminal 20.

Le contact mobile 25 est mobile entre une position ouverte et une position fermée. Lorsque le contact mobile 25 est dans la position ouverte, la borne électrique d'entrée 15 n'est pas connectée électriquement à la borne électrique de sortie 20. Lorsque le contact mobile 25 est dans la position fermée, la borne électrique d'entrée 15 est connectée électriquement par le contact mobile 25 à la borne électrique de sortie 20.The movable contact 25 is movable between an open position and a closed position. When the movable contact 25 is in the open position, the electrical input terminal 15 is not electrically connected to the electrical output terminal 20. When the movable contact 25 is in the closed position, the electrical input terminal 15 is electrically connected by the movable contact 25 to the electrical output terminal 20.

Le dispositif d'activation 30 est configuré pour déplacer le contact mobile 25 entre la position ouverte et la position fermée, et vice versa.The activation device 30 is configured to move the movable contact 25 between the open position and the closed position, and vice versa.

Le dispositif d'activation 30 est, en outre, configuré pour maintenir le contact mobile 25 dans la position fermée.The activating device 30 is further configured to maintain the movable contact 25 in the closed position.

Le dispositif d'activation 30 comporte un électro-aimant 35 et un dispositif de commande 40.The activation device 30 comprises an electromagnet 35 and a control device 40.

L'électro-aimant 35 comporte une bobine 45, également appelée partie fixe 35, et une partie mobile 50.The electromagnet 35 comprises a coil 45, also called a fixed part 35, and a mobile part 50.

La bobine 45 comporte un conducteur électrique enroulé autour d'un axe.The coil 45 has an electrical conductor wound around an axis.

La partie mobile 50 est, par exemple, un noyau de l'électro-aimant 35.The moving part 50 is, for example, a core of the electromagnet 35.

La partie mobile 50 est fixée au contact mobile 25 et est mobile avec lui.The movable portion 50 is fixed to the movable contact 25 and is movable with it.

La partie mobile 50 est mobile entre une première position et une deuxième position par rapport à la bobine 45. Par exemple, la partie mobile 50 est mobile en translation par rapport à la bobine 45 selon l'axe de la bobine 45.The movable portion 50 is movable between a first position and a second position relative to the spool 45. For example, the movable portion 50 is movable in translation relative to the spool 45 along the axis of the spool 45.

Lorsque la partie mobile 50 est dans la première position, la partie mobile 50 est, par exemple, reçue au moins partiellement dans la bobine 45. Lorsque la partie mobile 50 est dans la deuxième position, la partie mobile 50 est au moins partiellement extraite de la bobine 45.When the movable portion 50 is in the first position, the movable portion 50 is, for example, at least partially received in the spool 45. When the movable portion 50 is in the second position, the movable portion 50 is at least partially extracted from the coil 45.

En complément facultatif, l'électro-aimant 35 comporte un ressort propre à exercer sur la partie mobile 50 une force tendant à ramener la partie mobile 50 de la deuxième position vers la première position.In optional complement, the electromagnet 35 comprises a spring adapted to exert on the movable portion 50 a force tending to bring the movable portion 50 of the second position to the first position.

Lorsque la partie mobile 50 est dans la première position, le contact mobile 25 est dans la position ouverte. Lorsque la partie mobile 50 est dans la deuxième position, le contact mobile 25 est dans la position fermée.When the movable portion 50 is in the first position, the movable contact 25 is in the open position. When the movable portion 50 is in the second position, the movable contact 25 is in the closed position.

Le dispositif de commande 40 est configuré pour commander un déplacement de la partie mobile 50 depuis la première position vers la deuxième position.The controller 40 is configured to control a movement of the movable portion 50 from the first position to the second position.

Le dispositif de commande 40 comporte un organe d'alimentation 55, un organe de mesure 60, un organe d'échantillonnage 65 et un régulateur 70.The control device 40 comprises a supply member 55, a measuring member 60, a sampling member 65 and a regulator 70.

L'organe d'alimentation 55 est configuré pour alimenter la bobine 45 avec un deuxième courant électrique C2.The supply member 55 is configured to feed the coil 45 with a second electric current C2.

L'organe d'alimentation 55 comporte un circuit électrique 75 représenté sur la figure 2.The power supply member 55 comprises an electric circuit 75 represented on the figure 2 .

Le deuxième courant électrique C2 présente une intensité I. Le deuxième courant électrique C2 est propre à provoquer un déplacement de la partie mobile 50 depuis la première position jusqu'à la deuxième position lorsqu'une grandeur mesurée G présente une valeur de déplacement Vd. La grandeur mesurée G est, par exemple, l'intensité I.The second electric current C2 has an intensity I. The second electric current C2 is capable of causing a displacement of the mobile part 50 from the first position to the second position when a measured variable G has a displacement value Vd. measured quantity G is, for example, intensity I.

Par exemple, la valeur de déplacement Vd est comprise entre 5 milliampères (mA) et 25 ampères (A).For example, the displacement value Vd is between 5 milliamperes (mA) and 25 amperes (A).

En variante, la grandeur mesurée G est une tension du deuxième courant électrique C2.In a variant, the measured quantity G is a voltage of the second electric current C2.

Le deuxième courant électrique C2 est, en outre, propre à maintenir la partie mobile 50 dans la deuxième position lorsque la grandeur mesurée G est égale à une valeur de maintien Vm. La valeur de maintien Vm est strictement inférieure, en valeur absolue, à la valeur de déplacement Vd.The second electric current C2 is further adapted to keep the moving part 50 in the second position when the measured quantity G is equal to a holding value Vm. The holding value Vm is strictly smaller, in absolute value, than the displacement value Vd.

Par exemple, la valeur de maintien est comprise entre 5 mA et 25 A.For example, the hold value is between 5 mA and 25 A.

L'organe d'alimentation 55 est, par exemple, configuré pour générer le deuxième courant électrique C2 par modulation de largeur d'impulsion.The supply member 55 is, for example, configured to generate the second electrical current C2 by pulse width modulation.

La modulation de largeur d'impulsion, connue également sous l'acronyme PWM, de l'anglais « Pulse Width Modulation », est une technique couramment utilisée pour synthétiser des courants électriques sous forme d'une succession d'impulsion de durée très courte devant les temps caractéristiques des systèmes alimentés. Par exemple, par l'ouverture et la fermeture rapide d'un interrupteur, un système est alimenté avec un courant électrique dont l'intensité moyenne est fixée par le rapport entre les temps d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur.Pulse Width Modulation, also known by the acronym PWM, is a technique commonly used to synthesize electric currents in the form of a pulse sequence of very short duration the characteristic times of the powered systems. For example, by opening and closing a switch quickly, a system is powered with an electric current whose average intensity is set by the ratio between the opening and closing times of the switch.

Le circuit électrique 75 comporte un pont redresseur 80, une diode de protection 85, un premier interrupteur 90, une diode de roue libre 95, une résistance de mesure 100, un deuxième interrupteur 105 et une diode Zener 110. L'électro-aimant 35 est représenté dans le circuit électrique 75 par une inductance et une résistance en série.The electrical circuit 75 comprises a rectifier bridge 80, a protection diode 85, a first switch 90, a freewheel diode 95, a measurement resistor 100, a second switch 105 and a zener diode 110. The electromagnet 35 is represented in the electrical circuit 75 by inductance and resistance in series.

Le pont redresseur 80 est configuré pour recevoir en entrée une tension d'entrée Ua et pour transformer la tension d'entrée Ua en tension redressée double alternance Uc. Ainsi, le pont redresseur 80 est configuré pour délivrer en sortie un courant électrique d'origine Co. Le courant électrique d'origine Co est un courant haché par l'interrupteur 90. La tension d'entrée Ua est, par exemple, une tension alternative. En variante, la tension d'entrée Ua est une tension continue.The rectifier bridge 80 is configured to receive an input voltage input Ua as input and to transform the input voltage Ua into a full-wave rectified voltage Uc. Thus, the rectifier bridge 80 is configured to output an electrical current of origin C. The original electrical current Co is a current chopped by the switch 90. The input voltage Ua is, for example, a voltage alternative. Alternatively, the input voltage Ua is a DC voltage.

La tension d'entrée Ua est imposée entre les points du pont redresseur 80 notés « A »et « B » sur la figure 2 par un générateur de tension alternative.The input voltage Ua is imposed between the points of the rectifier bridge 80 denoted "A" and "B" on the figure 2 by an alternating voltage generator.

La tension continue Uc est mesurée entre les points notés « C » et « D » sur la figure 2.The DC voltage Uc is measured between the points marked "C" and "D" on the figure 2 .

La diode de protection 85 est interposée entre le pont redresseur 80 et le premier interrupteur 90, c'est-à-dire que le pont redresseur 80, la diode de protection 85 et le premier interrupteur 90 sont en série.The protective diode 85 is interposed between the rectifier bridge 80 and the first switch 90, that is to say that the rectifier bridge 80, the protection diode 85 and the first switch 90 are in series.

Le premier interrupteur 90 est configuré pour connecter et déconnecter alternativement la diode de protection 85 et la bobine 45 en fonction d'un signal de commande généré par le régulateur 70.The first switch 90 is configured to alternately connect and disconnect the protection diode 85 and the coil 45 as a function of a control signal generated by the regulator 70.

Le premier interrupteur 90 est, par exemple, un transistor. Les transistors Métal-Oxyde-Semiconducteur (« MOS ») sont des exemples particuliers de transistors. Les transistors bipolaires à grille isolée (plus connu sous l'acronyme anglais IGBT « Insulated Gâte Bipolar Transistor ») sont d'autres exemples de transistor particulièrement adaptés aux circuits de forte puissance.The first switch 90 is, for example, a transistor. Metal-Oxide-Semiconductor ("MOS") transistors are particular examples of transistors. Insulated gate bipolar transistors (also known by the acronym IGBT "Insulated Gate Bipolar Transistor") are other examples of transistor particularly adapted to high power circuits.

Le premier interrupteur 90 est prévu pour moduler le deuxième courant C2 par modulation de largeur d'impulsion à partir du courant d'origine Co. En particulier, le deuxième courant C2 est obtenu, à partir du courant d'origine Co, par l'ouverture et la fermeture successive du premier interrupteur 90.The first switch 90 is provided for modulating the second current C2 by pulse width modulation from the original current C. In particular, the second current C2 is obtained, from the original current Co, by the opening and closing the first switch 90.

La diode de roue libre 95 est placée en parallèle de l'ensemble formé par le pont redresseur 80, la diode de protection 85 et le premier interrupteur 90.The freewheeling diode 95 is placed in parallel with the assembly formed by the rectifier bridge 80, the protective diode 85 and the first switch 90.

La résistance de mesure 100 est placée en série avec la bobine 45. En particulier, lorsque la bobine 45 est traversée par le deuxième courant électrique C2, la résistance de mesure 100 est également traversée par le deuxième courant électrique C2. Par exemple, le deuxième courant électrique C2 traverse successivement, la bobine 45 et la résistance de mesure 100.The measuring resistor 100 is placed in series with the coil 45. In particular, when the coil 45 is traversed by the second electric current C2, the measurement resistor 100 is also traversed by the second electric current C2. For example, the second electric current C2 passes successively through the coil 45 and the measurement resistor 100.

Selon un mode de réalisation, le deuxième interrupteur 105 est interposé entre la masse du circuit électrique 75 et la résistance de mesure 100. Le deuxième interrupteur 105 est, par exemple, un transistor MOS ou encore un transistor IGBT.According to one embodiment, the second switch 105 is interposed between the ground of the electrical circuit 75 and the measurement resistor 100. The second switch 105 is, for example, a MOS transistor or an IGBT transistor.

La diode Zener 110 est placée en parallèle du deuxième interrupteur 105, en sens inverse. La diode Zener 110 protège donc le deuxième interrupteur 105 contre d'éventuelles surtensions, et permet aussi d'accélérer le déchargement de la bobine 45 lorsque le deuxième interrupteur 105 est ouvert..The Zener diode 110 is placed in parallel with the second switch 105 in the opposite direction. The Zener diode 110 thus protects the second switch 105 against possible overvoltages, and also makes it possible to accelerate the discharge of the coil 45 when the second switch 105 is open.

L'organe de mesure 60 est configuré pour mesurer une valeur V de la grandeur mesurée G. Par exemple, l'organe de mesure 60 est configuré pour mesurer une tension aux bornes de la résistance de mesure 100 et pour calculer l'intensité I du deuxième courant C2 à partir de la tension mesurée aux bornes de la résistance de mesure 100.The measuring member 60 is configured to measure a value V of the measured quantity G. For example, the measuring member 60 is configured to measure a voltage across the measurement resistor 100 and to calculate the intensity I of the second current C2 from the voltage measured across the measuring resistor 100.

En variante, l'organe de mesure 60 est configuré pour mesurer une tension aux bornes de la bobine 45.Alternatively, the measuring member 60 is configured to measure a voltage across the coil 45.

L'organe d'échantillonnage 65 est configuré pour acquérir des échantillons de la valeur V avec une période d'échantillonnage Pe, c'est-à-dire que chaque échantillon est acquis à un instant séparé de la période d'échantillonnage Pe des instants correspondant à l'échantillon précédent et à l'échantillon suivant.The sampling member 65 is configured to acquire samples of the value V with a sampling period Pe, i.e. each sample is acquired at a time separated from the sampling period Pe of the instants. corresponding to the previous sample and the next sample.

La période d'échantillonnage Pe est, par exemple, inférieure ou égale à 500 ms. Par exemple, la période d'échantillonnage Pe est comprise entre 300 ms et 500 ms.The sampling period Pe is, for example, less than or equal to 500 ms. For example, the sampling period Pe is between 300 ms and 500 ms.

En variante, la période d'échantillonnage Pe est comprise entre 30 ms et 70 ms.Alternatively, the sampling period Pe is between 30 ms and 70 ms.

Le régulateur 70 est configuré pour réguler la valeur V de la grandeur mesurée G autour d'une valeur de consigne Vc.The regulator 70 is configured to regulate the value V of the measured quantity G around a setpoint value Vc.

Le régulateur 70 est configuré pour réguler la valeur V autour de la valeur de consigne Vc par un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur. Un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur est un algorithme de contrôle en boucle fermée utilisé communément dans des systèmes industriels. Un tel algorithme compare chaque échantillon mesuré à la valeur de consigne Vc et génère en retour une variable de contrôle égale à la somme :

  • du produit d'un coefficient proportionnel Kp et d'une différence calculée entre la consigne Vc et la valeur de l'échantillon mesuré,
  • du produit d'un coefficient intégrateur Ki et de la somme de toutes les différences calculées entre la consigne Vc et les échantillons mesurés jusqu'à l'instant considéré, et
  • du produit d'un coefficient dérivateur Kd et de la dérivé de la valeur de la différence calculée.
The regulator 70 is configured to regulate the value V around the setpoint value Vc by a proportional-integrator-derivative algorithm. A proportional-integrator-derivative algorithm is a closed-loop control algorithm commonly used in industrial systems. Such an algorithm compares each measured sample with the set value Vc and generates in return a control variable equal to the sum:
  • the product of a proportional coefficient Kp and a difference calculated between the setpoint Vc and the value of the measured sample,
  • the product of an integrating coefficient Ki and the sum of all the differences calculated between the setpoint Vc and the samples measured up to the moment considered, and
  • the product of a derivative coefficient Kd and the derivative of the value of the calculated difference.

La variable de contrôle est, par exemple, un taux d'ouverture du premier interrupteur 90. Le taux d'ouverture est défini comme étant un rapport entre les durées successives d'ouverture et de fermeture du premier interrupteur 90.The control variable is, for example, an opening rate of the first switch 90. The opening ratio is defined as being a ratio between the successive opening and closing times of the first switch 90.

Le régulateur 70 est alors configuré pour réguler la valeur V de la grandeur mesurée G par modulation de largeur d'impulsion. En particulier, le régulateur 70 est configuré pour commander l'ouverture et/ou la fermeture du premier interrupteur 90, selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, en fonction des valeurs des échantillons mesurés.The regulator 70 is then configured to regulate the value V of the measured quantity G by modulation of the pulse width. In particular, the regulator 70 is configured to control the opening and / or closing of the first switch 90, according to a proportional-integrator-derivative algorithm, as a function of the values of the measured samples.

Le régulateur 70 est, en outre, configuré pour modifier la valeur de consigne Vc entre la valeur de maintien Vm et la valeur de déplacement Vd.The regulator 70 is furthermore configured to modify the setpoint value Vc between the holding value Vm and the displacement value Vd.

L'organe de mesure 60, l'organe d'échantillonnage 65 et le régulateur 70 sont, par exemple, réalisés sous forme de circuit logique programmable ou encore de circuits intégrés dédiés.The measuring member 60, the sampling member 65 and the regulator 70 are for example made in the form of a programmable logic circuit or dedicated integrated circuits.

En variante, le dispositif de commande 40 comporte un processeur et une mémoire, un logiciel de mesure, un logiciel d'acquisition et un logiciel de régulation étant mémorisés dans la mémoire. Lorsqu'ils sont exécutés sur le processeur, le logiciel de mesure, le logiciel d'acquisition et le logiciel de régulation forment respectivement l'organe de mesure 60, l'organe d'acquisition 65 et le régulateur 70.In a variant, the control device 40 comprises a processor and a memory, a measurement software, an acquisition software and a control software being stored in the memory. When executed on the processor, the measurement software, the acquisition software and the control software respectively form the measuring member 60, the acquisition member 65 and the regulator 70.

Un ordinogramme des étapes d'un procédé de commande du dispositif d'activation 30 est représenté sur la figure 3.A flow chart of the steps of a control method of the activation device 30 is shown on the figure 3 .

Le procédé de commande comporte une étape 200 initiale, une première étape 210 d'alimentation, une étape 220 de déplacement, une étape 230 de transition, une étape 240 d'acquisition, une étape 250 de comparaison, une étape 260 de régulation, une étape 270 de détection et une deuxième étape 280 d'alimentation.The control method comprises an initial step 200, a first supply step 210, a step 220 of displacement, a step 230 of transition, a step 240 of acquisition, a step 250 of comparison, a step 260 of regulation, a step detection step 270 and a second step 280 of feeding.

Lors de l'étape initiale 200, la partie mobile 50 est dans la première position. Le contact mobile 25 est donc dans la position ouverte, et le dispositif de commutation 10 empêche le premier courant C1 de se propager depuis la borne d'entrée 15 jusqu'à la borne de sortie 20.In the initial step 200, the movable portion 50 is in the first position. The movable contact 25 is thus in the open position, and the switching device 10 prevents the first current C1 from propagating from the input terminal 15 to the output terminal 20.

Au cours de la première étape d'alimentation 210, le régulateur 70 commande l'alimentation de la bobine 45 avec le deuxième courant électrique C2, la grandeur mesurée G présentant la valeur de déplacement Vd. En particulier, le régulateur 70 fixe la valeur de consigne Vc supérieure ou égale à la valeur de déplacement Vd, l'organe d'acquisition 65 acquiert des échantillons de la valeur V avec la période d'échantillonnage Pe et le régulateur 70 régule la valeur V de la grandeur mesurée G autour de la valeur de consigne Vc, selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur.During the first supply step 210, the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the value of setpoint Vc greater than or equal to the displacement value Vd, the acquisition member 65 acquires samples of the value V with the sampling period Pe and the regulator 70 regulates the value V of the measured quantity G around the value setpoint Vc, according to a proportional-integrator-derivative algorithm.

Au cours de la première étape d'alimentation 210, le coefficient dérivateur Kd est, par exemple, égal à 0, c'est-à-dire que l'algorithme est un algorithme proportionnel-intégrateur. Un algorithme proportionnel-intégrateur est un cas particulier d'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur.During the first supply step 210, the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm. A proportional-integrator algorithm is a special case of proportional-integrator-derivative algorithm.

Au cours de la première étape d'alimentation 210, lorsque la période d'échantillonnage Pe est inférieure ou égale à 500 ms, le coefficient proportionnel Kp est, par exemple, compris entre 1% du coefficient intégrateur Ki et 10 % du coefficient intégrateur Ki.During the first supply step 210, when the sampling period Pe is less than or equal to 500 ms, the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki .

Suite à la mise en oeuvre de la première étape d'alimentation 210, la partie mobile 50 se déplace depuis la première position jusqu'à la deuxième position au cours de l'étape de déplacement 220. A l'issue de l'étape de déplacement 220, le contact mobile 25 est dans la position fermée.Following the implementation of the first feed step 210, the movable portion 50 moves from the first position to the second position during the displacement step 220. At the end of the step of displacement 220, the movable contact 25 is in the closed position.

Au cours de l'étape de transition 230, le régulateur 70 commande l'ouverture du premier interrupteur 90 et laisse la bobine 45 se décharger en restituant une partie de l'énergie électrique contenue dans la bobine 45. Le courant traversant la résistance de mesure 100 diminue alors progressivement, à partir de la valeur de déplacement, pendant la décharge de la bobine 45.During the transition step 230, the regulator 70 controls the opening of the first switch 90 and allows the coil 45 to discharge by restoring a portion of the electrical energy contained in the coil 45. The current flowing through the measuring resistor 100 then decreases progressively, from the displacement value, during the discharge of the coil 45.

Lorsque le courant traversant la résistance de mesure 100 atteint la valeur de mesure Vm, le régulateur 70 met en oeuvre l'étape d'acquisition 240. Au cours de l'étape d'acquisition 240, l'organe d'acquisition 65 acquiert au moins un échantillon de la valeur V de la grandeur mesurée G. En particulier, l'organe d'acquisition 65 acquiert un unique échantillon de la valeur V de la grandeur mesurée G.When the current passing through the measurement resistor 100 reaches the measurement value Vm, the regulator 70 implements the acquisition step 240. During the acquisition step 240, the acquisition device 65 acquires the minus a sample of the value V of the measured quantity G. In particular, the acquisition member 65 acquires a single sample of the value V of the measured quantity G.

Au cours de l'étape de comparaison 250, le régulateur compare l'échantillon mesuré à un seuil S prédéterminé. Le seuil S est compris strictement entre la valeur de déplacement Vd et la valeur de maintien Vm. Une différence entre le seuil S et la valeur de maintien Vm est inférieure ou égale, en valeur absolue, à 15 pourcents de la valeur de maintien Vm. De préférence, la différence entre le seuil S et la valeur de maintien Vm est inférieure ou égale, en valeur absolue, à 5 pourcents de la valeur de maintien Vm.During the comparison step 250, the regulator compares the measured sample with a predetermined threshold S. The threshold S is strictly between the displacement value Vd and the holding value Vm. A difference between the threshold S and the holding value Vm is less than or equal, in absolute value, to 15 percent of the holding value Vm. Preferably, the difference between the threshold S and the holding value Vm is less than or equal, in absolute value, to 5 percent of the holding value Vm.

Si l'unique échantillon acquis au cours de l'étape d'acquisition 240 est strictement inférieur au seuil S, en valeur absolue, l'étape de comparaison 250 est suivie de l'étape de régulation 260.If the single sample acquired during the acquisition step 240 is strictly less than the threshold S, in absolute value, the comparison step 250 is followed by the regulation step 260.

Au cours de l'étape de régulation 260, le régulateur 70 commande l'alimentation de la bobine 45 avec le deuxième courant électrique C2, la grandeur mesurée G présentant la valeur de déplacement Vd. En particulier, le régulateur 70 fixe la valeur de consigne Vc égale à la valeur de déplacement Vd et régule la valeur V de la grandeur mesurée G autour de la valeur de consigne Vc selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur.During the regulation step 260, the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the setpoint value. Vc equal to the displacement value Vd and regulates the value V of the measured quantity G around the setpoint value Vc according to a proportional-integrator-derivative algorithm.

Au cours de l'étape de régulation 260, le coefficient dérivateur Kd est, par exemple, égal à 0, c'est-à-dire que l'algorithme est un algorithme proportionnel-intégrateur. Un algorithme proportionnel-intégrateur est un cas particulier d'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur.During the regulation step 260, the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm. A proportional-integrator algorithm is a special case of proportional-integrator-derivative algorithm.

Au cours de l'étape de régulation 260, lorsque la période d'échantillonnage Pe est inférieure ou égale à 500 ms, le coefficient proportionnel Kp est, par exemple, compris entre 1% du coefficient intégrateur Ki et 10 % du coefficient intégrateur Ki.During the regulation step 260, when the sampling period Pe is less than or equal to 500 ms, the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki.

Les étapes d'acquisition 240, de comparaison 250 et de régulation 260 sont itérées successivement dans cet ordre avec la période d'échantillonnage Pe. Cela est représenté par une flèche 265 sur la figure 3.The acquisition 240, comparison 250 and control 260 steps are successively iterated in that order with the sampling period Pe. This is represented by an arrow 265 on the figure 3 .

Si l'échantillon mesuré est supérieur ou égal au seuil S, en valeur absolue, l'étape de comparaison 250 est suivie de l'étape de détection 270.If the measured sample is greater than or equal to the threshold S, in absolute value, the comparison step 250 is followed by the detection step 270.

Lors de l'étape de détection 270, le régulateur 70 détecte un déplacement indésirable de la partie mobile 50, c'est-à-dire que le régulateur 70 considère que l'échantillon acquis à l'étape d'acquisition 240 et comparé au seuil S à l'étape de comparaison 250 est supérieur ou égal au seuil S à cause d'un choc entraînant un déplacement indésirable de la partie mobile 50. Par exemple, suite à un choc, la partie mobile 50 se trouve, lors de l'étape de détection 270, dans une position intermédiaire entre la première position et la deuxième position.During the detection step 270, the regulator 70 detects an undesirable displacement of the mobile part 50, that is to say that the regulator 70 considers that the sample acquired at the acquisition step 240 and compared with the threshold S at the comparison step 250 is greater than or equal to the threshold S because of a shock resulting in an undesirable displacement of the movable part 50. For example, following an impact, the moving part 50 is, during the detection step 270, in an intermediate position between the first position and the second position.

L'étape de détection 270 est alors suivie de la deuxième étape d'alimentation 280.The detection step 270 is then followed by the second supply step 280.

Au cours de la deuxième étape d'alimentation 280, le régulateur 70 commande l'alimentation de la bobine 45 avec le deuxième courant électrique C2, la grandeur mesurée G présentant la valeur de déplacement Vd. En particulier, le régulateur 70 fixe la valeur de consigne Vc égale à la valeur de déplacement Vd, l'organe d'acquisition 65 acquiert des échantillons de la valeur V avec la période d'échantillonnage Pe et le régulateur 70 régule la valeur V de la grandeur mesurée G autour de la valeur de consigne Vc selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur.During the second supply step 280, the regulator 70 controls the supply of the coil 45 with the second electric current C2, the measured variable G having the displacement value Vd, in particular the regulator 70 sets the value of setpoint Vc equal to the displacement value Vd, the acquisition member 65 acquires samples of the value V with the sampling period Pe and the regulator 70 regulates the value V of the measured quantity G around the setpoint value Vc according to a proportional-integrator-derivative algorithm.

Au cours de la deuxième étape d'alimentation 280, le coefficient dérivateur Kd est, par exemple, égal à 0, c'est-à-dire que l'algorithme est un algorithme proportionnel-intégrateur.During the second supply step 280, the derivative coefficient Kd is, for example, equal to 0, that is to say that the algorithm is a proportional-integrator algorithm.

Au cours de la deuxième étape d'alimentation 280, lorsque la période d'échantillonnage Pe est inférieure ou égale à 500 microsecondes, le coefficient proportionnel Kp est, par exemple, compris entre 1% du coefficient intégrateur Ki et 10 % du coefficient intégrateur Ki.During the second supply step 280, when the sampling period Pe is less than or equal to 500 microseconds, the proportional coefficient Kp is, for example, between 1% of the integrating coefficient Ki and 10% of the integrating coefficient Ki .

En outre, au cours de la deuxième étape d'alimentation 280, la partie mobile 50 se déplace depuis la position intermédiaire jusqu'à la deuxième position P2 sous l'effet de la force électromagnétique générée par le passage du deuxième courant C2, la grandeur mesurée G présentant la valeur de déplacement Vd, dans la bobine 45.In addition, during the second supply step 280, the moving part 50 moves from the intermediate position to the second position P2 under the effect of the electromagnetic force generated by the passage of the second current C2, the magnitude measured G showing the displacement value Vd, in the coil 45.

Après la deuxième étape d'alimentation 280, l'étape de transition 230 est alors mise en oeuvre à nouveau. Cela est représenté sur la figure 3 par une flèche 285.After the second supply step 280, the transition step 230 is then implemented again. This is represented on the figure 3 by an arrow 285.

Quatre graphiques 290, 295, 300 et 305 ont été représentés sur la figure 4.Four graphs 290, 295, 300 and 305 have been represented on the figure 4 .

Les graphiques 290 à 305 décrivent le fonctionnement d'un dispositif de commutation de l'état de la technique, mettant en oeuvre un procédé de commande selon l'état de la technique, et subissant un choc entraînant un déplacement non souhaité de la partie mobile 50 de l'actionneur à un instant t égal à 125 millisecondes environ.The graphs 290 to 305 describe the operation of a switching device of the state of the art, implementing a control method according to the state of the art, and undergoing a shock causing an unwanted displacement of the moving part. 50 of the actuator at a time t equal to 125 milliseconds.

Le graphique 290 représente la variation au cours du temps de l'intensité du courant traversant la bobine de l'actionneur. Le choc subi entraîne une augmentation du courant traversant la bobine, qui apparaît sous la forme d'un pic 310.The graph 290 represents the variation over time of the intensity of the current flowing through the coil of the actuator. The shock received causes an increase in the current flowing through the coil, which appears in the form of a peak 310.

Le graphique 295 représente la position de la partie mobile au cours du temps, entre la deuxième position représentée par l'ordonnée « 0 » et la première position représentée par l'ordonnée « 5,5 ». L'ordonnée est graduée en millimètres sur le graphique 295.The graph 295 represents the position of the moving part over time, between the second position represented by the ordinate "0" and the first position represented by the ordinate "5.5". The ordinate is graduated in millimeters on the graph 295.

Comme visible sur le graphique 295, le choc entraîne le déplacement de la partie mobile 50 depuis la deuxième position jusqu'à la première position, et la partie mobile 50 reste dans la première position après le choc.As can be seen in the graph 295, the shock causes the movable portion 50 to move from the second position to the first position, and the movable portion 50 remains in the first position after the impact.

Le graphique 300 représente la force magnétique exercée par la partie fixe de l'électroaimant sur la partie mobile 50 au cours du temps. Comme visible sur le graphique 300, la force magnétique exercée n'augmente pas lors de la détection du choc.The graph 300 represents the magnetic force exerted by the fixed part of the electromagnet on the moving part 50 over time. As shown in graph 300, the magnetic force exerted does not increase during the shock detection.

Le graphique 305 représente la force résistive exercée par le ou les ressorts. La force résistive augmente au moment du choc, puis diminue jusqu'à une valeur minimale, signe que la partie mobile 50 a atteint la première position et y demeure.Chart 305 shows the resistive force exerted by the spring (s). The resistive force increases at the moment of impact, then decreases to a minimum value, sign that the moving part 50 has reached the first position and remains there.

Quatre graphiques 315, 320, 325 et 330 ont été représentés sur la figure 5.Four graphs 315, 320, 325 and 330 have been represented on the figure 5 .

Les graphiques 315 à 330 décrivent le fonctionnement d'un dispositif de commutation selon l'invention, mettant en oeuvre un procédé de commande selon l'invention, et subissant un choc entraînant un déplacement non souhaité de la partie mobile 50 de l'actionneur à un instant t égal à 125 millisecondes environ. Chaque graphique 315, 320, 325 et 330 correspond respectivement à un graphique 290, 295, 300 et 305 de la figure 4 et est représenté avec les mêmes échelles, pour comparaison.The graphs 315 to 330 describe the operation of a switching device according to the invention, implementing a control method according to the invention, and undergoing a shock causing an undesired displacement of the movable part 50 of the actuator. a time t equal to 125 milliseconds. Each graph 315, 320, 325 and 330 corresponds to a graph 290, 295, 300 and 305 respectively of the figure 4 and is represented with the same scales, for comparison.

Le graphique 315 représente la variation au cours du temps de l'intensité I du deuxième courant C2 traversant la bobine 45. Suite au choc, l'intensité I augmente de manière plus importante que dans le cas du procédé de l'état de la technique, et sur une plus longue période. Cela est dû à la détection du choc par le régulateur 70 et à la mise en oeuvre de la deuxième étape d'alimentation 280.The graph 315 represents the variation over time of the intensity I of the second current C2 passing through the coil 45. Following the impact, the intensity I increases more significantly than in the case of the method of the state of the art. , and over a longer period. This is due to the detection of the shock by the regulator 70 and to the implementation of the second feeding step 280.

Le graphique 320 représente la position de la partie mobile 50 au cours du temps, entre la deuxième position représentée par l'ordonnée « 0 » et la première position représentée par l'ordonnée « 5,5 ». L'ordonnée est graduée en millimètres sur le graphique 320. Comme visible sur le graphique 320, le choc entraîne un déplacement de faible amplitude, visible sous la forme d'un pic 335, de la partie mobile 50 depuis la deuxième position en direction de la première position, mais la partie mobile 50 revient rapidement dans la deuxième position et y demeure après le choc. Ce déplacement n'est pas suffisant pour entraîner l'ouverture du contact mobile 25.The graph 320 represents the position of the moving part 50 over time, between the second position represented by the ordinate "0" and the first position represented by the ordinate "5.5". The ordinate is graduated in millimeters on the graph 320. As can be seen in the graph 320, the shock causes a displacement of small amplitude, visible in the form of a peak 335, of the moving part 50 from the second position towards the first position, but the moving part 50 quickly returns to the second position and remains there after the shock. This movement is not sufficient to cause the opening of the movable contact 25.

Le graphique 325 représente la force magnétique exercée par la partie fixe 45 de l'électroaimant 35 sur la partie mobile 50 au cours du temps. Comme visible sur le graphique 325, la force magnétique exercée augmente de manière significative après la détection du choc. Cela est visible par la montée de l'effort magnétique jusqu'à un maximum 340 sur le graphique 325, correspondant à une valeur de courant Vd. Le graphique 330 représente la force résistive exercée par le ou les ressorts. La force résistive augmente au moment du choc, puis revient à la valeur qu'elle avait juste avant le choc, signe que la partie mobile revient à la deuxième position et y demeure. Cela apparaît sur le graphique 330 sous la forme d'un pic 345.The graph 325 represents the magnetic force exerted by the fixed portion 45 of the electromagnet 35 on the moving part 50 over time. As shown in graph 325, the magnetic force exerted increases significantly after the shock is detected. This is visible by the rise of the magnetic force up to a maximum of 340 on the graph 325, corresponding to a current value Vd.The graph 330 represents the resistive force exerted by the spring or springs. The resistive force increases at the moment of the shock, then returns to the value it had just before the shock, sign that the moving part returns to the second position and remains there. This appears on graph 330 as a peak 345.

De par l'utilisation d'un algorithme de régulation proportionnel-intégrateur-dérivateur, la régulation de la grandeur mesurée G est très efficace et le deuxième courant C2 présente peu de variations en l'absence de choc. Le seuil S est donc proche de la valeur de maintien Vm, et la détection d'un seul échantillon supérieur ou égal au seuil S permet de détecter un choc. La détection d'un choc et du déplacement intempestif de la partie mobile 50 qu'il entraîne est donc très rapide. La mise en oeuvre de la deuxième étape d'alimentation 280 a alors lieu plus rapidement, et le déplacement de la partie mobile 50 est alors limité en amplitude, comme le montre le pic 335 à la figure 5.By the use of a proportional-integrator-derivative control algorithm, the regulation of the measured quantity G is very efficient and the second current C2 has few variations in the absence of shock. The threshold S is thus close to the holding value Vm, and the detection of a single sample greater than or equal to the threshold S makes it possible to detect a shock. The detection of a shock and inadvertent movement of the moving part 50 that it causes is very fast. The implementation of the second feeding step 280 then takes place more rapidly, and the displacement of the mobile part 50 is then limited in amplitude, as shown by the peak 335 at the figure 5 .

Les risques d'ouverture du contact mobile 25 suite à un choc sont donc réduits, et l'appareil de commutation 10 est donc plus robuste. En particulier, le risque de fusion du contact mobile 25 ou des bornes d'entrée 15 et/ou de sortie 20 est alors réduit.The risks of opening the moving contact 25 following an impact are therefore reduced, and the switching device 10 is therefore more robust. In particular, the risk of melting of the movable contact 25 or input and / or output terminals 20 is then reduced.

En outre, la valeur de maintien Vm est relativement faible. La consommation électrique de l'appareil de commutation 10 est donc réduite.In addition, the holding value Vm is relatively low. The power consumption of the switching apparatus 10 is therefore reduced.

De plus, l'appareil de commutation 10 ne comporte pas de capteurs de déplacements. L'appareil de commutation 10 est donc aisé à fabriquer et à commander, et peu onéreux par rapport à un appareil de commutation comportant un capteur de déplacements.In addition, the switching apparatus 10 does not include displacement sensors. The switching device 10 is thus easy to manufacture and control, and inexpensive compared to a switching apparatus comprising a displacement sensor.

L'appareil de commutation 10 a été décrit dans le cas où la partie mobile 50 de l'électro-aimant 35 est un noyau. Cependant, l'homme du métier comprendra que l'invention est susceptible de s'appliquer à un grand type d'électro-aimants comportant des parties mobiles de différents types.The switching apparatus 10 has been described in the case where the mobile part 50 of the electromagnet 35 is a core. However, those skilled in the art will understand that the invention is applicable to a large type of electromagnets having moving parts of different types.

Par exemple, la partie mobile est un circuit électrique mobile par rapport à la bobine 45.For example, the movable part is an electrical circuit movable with respect to the coil 45.

En outre, le procédé de commande a été décrit dans le cas où la grandeur mesurée est l'intensité du deuxième courant C2. Dans d'autres modes de mise en oeuvre, la grandeur mesurée est une autre grandeur du deuxième courant C2, par exemple la tension du deuxième courant C2.In addition, the control method has been described in the case where the measured quantity is the intensity of the second current C2. In other embodiments, the quantity measured is another quantity of the second current C2, for example the voltage of the second current C2.

Claims (11)

Procédé de commande d'un dispositif d'actionnement (30) comprenant un électro-aimant (35) et un dispositif (40) de commande, l'électro-aimant (35) comprenant une bobine (45) et une partie (50) mobile par rapport à la bobine (45) entre une première position et une deuxième position,
le dispositif de commande (40) comportant : - un organe d'alimentation (55) configuré pour alimenter la bobine (45) avec un courant électrique (C2), - un organe de mesure (60) configuré pour mesurer au moins une valeur (V) d'une grandeur mesurée (G) du courant électrique (C2), - un organe d'échantillonnage (65) configuré pour acquérir au moins un échantillon de la valeur (V), et - un régulateur (70) propre à réguler la valeur (V) de la grandeur mesurée (G) autour d'une valeur de consigne (Vc) ; le procédé comportant des étapes de : - alimentation (210) de l'électro-aimant (35) avec le courant électrique (C2), la grandeur mesurée (G) présentant une valeur de déplacement (Vd) propre à provoquer un déplacement de la partie mobile (50) de la première position vers la deuxième position, - déplacement (220) de la partie mobile (50) depuis la première position jusqu'à la deuxième position, - acquisition (240), avec une période d'échantillonnage (Pe), d'un échantillon de la valeur (V) mesurée, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : - régulation (260) du courant électrique (C2) autour d'une valeur de consigne (Vc) selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, la valeur de consigne (Vc) étant supérieure ou égale à une valeur de maintien (Vm) propre à maintenir la partie mobile (50) dans la deuxième position, - comparaison (250) de chaque échantillon à un seuil (S) prédéterminé strictement supérieur à la valeur de maintien (Vm), et - détection (270) d'un déplacement indésirable de la partie mobile (50) si un unique échantillon est supérieur ou égal au seuil (S), en valeur absolue. A method of controlling an actuating device (30) comprising an electromagnet (35) and a control device (40), the electromagnet (35) comprising a coil (45) and a portion (50) movable relative to the coil (45) between a first position and a second position,
the control device (40) comprising: a power supply member (55) configured to feed the coil (45) with an electric current (C2), a measuring device (60) configured to measure at least one value (V) of a measured quantity (G) of the electric current (C2), a sampling member (65) configured to acquire at least one sample of the value (V), and a regulator (70) capable of regulating the value (V) of the measured quantity (G) around a setpoint value (Vc); the process comprising steps of: - feeding (210) the electromagnet (35) with the electric current (C2), the measured quantity (G) having a displacement value (Vd) capable of causing a displacement of the movable part (50) of the first position to the second position, moving (220) the movable part (50) from the first position to the second position, acquisition (240), with a sampling period (Pe), of a sample of the measured value (V), the method being characterized in that it comprises steps of: - Regulation (260) of the electric current (C2) around a setpoint value (Vc) according to a proportional-integrator-derivative algorithm, the setpoint value (Vc) being greater than or equal to a holding value (Vm) of its own to keep the moving part (50) in the second position, comparing (250) each sample with a predetermined threshold (S) strictly greater than the holding value (Vm), and detection (270) of an undesirable displacement of the mobile part (50) if a single sample is greater than or equal to the threshold (S), in absolute value. Procédé de commande selon la revendication 1, dans lequel, suite à la détection d'un déplacement indésirable, le dispositif de commande (40) met en oeuvre une étape (280) d'alimentation de l'électro-aimant (35) avec le courant électrique (C2), la grandeur mesurée (G) présentant la valeur de déplacement (Vd).Control method according to Claim 1, in which, following the detection of an undesirable displacement, the control device (40) implements a step (280) for supplying the electromagnet (35) with the electric current (C2), the measured quantity (G) having the displacement value (Vd). Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel une différence entre le seuil (S) et la valeur de maintien (Vm) est inférieure ou égale, en valeur absolue, à 15 pourcents de la valeur de maintien (Vm), de préférence inférieure ou égale à 5 pourcents de la valeur de maintien (Vm).A control method according to any one of claims 1 and 2, wherein a difference between the threshold (S) and the holding value (Vm) is less than or equal, in absolute value, to 15 percent of the holding value ( Vm), preferably less than or equal to 5 percent of the holding value (Vm). Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur présente un coefficient dérivateur (Kd) égal à zéro.Control method according to any one of claims 1 to 3, wherein the proportional-integrator-derivative algorithm has a derivative coefficient (Kd) equal to zero. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la période d'échantillonnage (Pe) est inférieure ou égale à 500 microsecondes, un coefficient proportionnel (Kp) et un coefficient intégral (Ki) étant définis pour l'algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, le coefficient proportionnel (Kp) étant compris entre 1 pourcent du coefficient intégral (Ki) et 10 pourcents du coefficient intégral (Ki).A control method according to any one of claims 1 to 4, wherein the sampling period (Pe) is less than or equal to 500 microseconds, a proportional coefficient (Kp) and an integral coefficient (Ki) being defined for the proportional-integrator-derivative algorithm, the proportional coefficient (Kp) being between 1 percent of the integral coefficient (Ki) and 10 percent of the integral coefficient (Ki). Dispositif d'actionnement (30) comprenant un électro-aimant (35) et un dispositif de commande (40), l'électro-aimant (35) comprenant une bobine (45) et une partie (50) mobile par rapport à la bobine (45) entre une première position et une deuxième position, le dispositif de commande (40) comportant : - un organe d'alimentation (55) configuré pour alimenter la bobine (45) avec un courant électrique(C2), le courant électrique (C2) étant propre à provoquer un déplacement de la partie mobile (50) de la première position vers la deuxième position lorsqu'une grandeur mesurée (G) du courant électrique (C2) présente une valeur de déplacement (Vd), et étant propre à maintenir la partie mobile (50) dans la deuxième position, lorsque cette grandeur mesurée (G) présente une valeur de maintien (Vm) strictement inférieure, en valeur absolue, à la valeur de déplacement (Vd), - un organe (60) de mesure configuré pour mesurer au moins une valeur (V) de la grandeur mesurée (G), - un organe (65) d'échantillonnage configuré pour acquérir des échantillons de la valeur (V) mesurée, avec une période d'échantillonnage (Pe) et - un régulateur (70) propre à réguler la valeur (V) de la grandeur mesurée (G) autour d'une valeur de consigne (Vc) ; caractérisé en ce que le régulateur (70) est configuré pour réguler la valeur (V) de la grandeur mesurée (G) selon un algorithme proportionnel-intégrateur-dérivateur, pour comparer chaque échantillon mesuré à un seuil (S) prédéterminé strictement supérieur à la valeur de maintien (Vm) et pour détecter un déplacement indésirable de la partie mobile (50) si un unique échantillon de la valeur (V) mesurée est supérieur ou égal au seuil (S), en valeur absolue.An actuator (30) comprising an electromagnet (35) and a controller (40), the electromagnet (35) comprising a coil (45) and a movable portion (50) with respect to the coil (45) between a first position and a second position, the control device (40) comprising: a power supply unit (55) configured to supply the coil (45) with an electric current (C2), the electric current (C2) being able to cause the moving part (50) of the first position to move towards the second position when a measured variable (G) of the electric current (C2) has a displacement value (Vd), and is adapted to keep the moving part (50) in the second position, when this measured quantity (G) has a hold value (Vm) strictly lower, in absolute value, than the displacement value (Vd), a measuring device (60) configured to measure at least one value (V) of the measured quantity (G), a sampling member (65) configured to acquire samples of the measured value (V), with a sampling period (Pe) and a regulator (70) capable of regulating the value (V) of the measured quantity (G) around a setpoint value (Vc); characterized in that the regulator (70) is configured to regulate the value (V) of the measured quantity (G) according to a proportional-integrator-derivative algorithm, for comparing each measured sample with a predetermined threshold (S) strictly greater than the holding value (Vm) and for detecting an undesirable displacement of the moving part (50) if a single sample of the measured value (V) is greater than or equal to the threshold (S), in absolute value. Appareil (10) de commutation électrique comprenant une borne d'entrée (15), une borne de sortie (20), un contact mobile (25) et un dispositif d'actionnement (30) propre à déplacer le contact mobile (25) entre une position fermée dans laquelle la borne d'entrée (15) est électriquement connectée à la borne de sortie (20) et une position ouverte dans laquelle la borne d'entrée (15) est électriquement isolée de la borne de sortie (20), caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (30) est conforme à la revendication 8.Apparatus (10) for electrical switching comprising an input terminal (15), an output terminal (20), a movable contact (25) and an actuating device (30) capable of moving the moving contact (25) between a closed position in which the input terminal (15) is electrically connected to the output terminal (20) and an open position in which the input terminal (15) is electrically isolated from the output terminal (20), characterized in that the actuating device (30) is in accordance with claim 8. Appareil (10) de commutation électrique selon la revendication 7, dans lequel l'appareil de commutation électrique (10) est un contacteur.Apparatus (10) for electrical switching according to claim 7, wherein the electrical switching apparatus (10) is a contactor. Appareil (10) de commutation électrique selon la revendication 7, dans lequel l'appareil de commutation électrique (10) est un disjoncteur.Apparatus (10) for electrical switching according to claim 7, wherein the electrical switching apparatus (10) is a circuit breaker. Appareil (10) de commutation électrique selon la revendication 7, dans lequel l'appareil de commutation électrique (10) est un relais électronique.Apparatus (10) for electrical switching according to claim 7, wherein the electrical switching apparatus (10) is an electronic relay. Appareil (10) de commutation électrique selon la revendication 7, dans lequel l'appareil de commutation électrique (10) est un inverseur de source.An electrical switching apparatus (10) as claimed in claim 7, wherein the electrical switching apparatus (10) is a source inverter.
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