Tests expérimentaux d'un variateur industriel sur le Benchmark Commande sans capteur de la machine asynchrone

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1 Tests expérimentaux d'un variateur industriel sur le Benchmark Commande sans capteur de la machine asynchrone D. TRAORE 1, A. GLUMINEAU 1, L. LORON 2 1 Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes 2 Institut de Recherche en Électrotechnique et Electronique de Nantes Atlantique 30 mars

2 Plan I. Introduction II. Objectifs des tests III. Recherche des zones d inobservabilité de la machine asynchrone IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur V. Conclusion 2

3 I. Introduction Selon les industriels 1 la commande de la machine asynchrone sans capteur mécanique est un problème ouvert, Les avantages de la commande sans capteur mécanique: Capteur mécanique encombrant Fragilité des capteurs Coût de maintenance élevé Solution pour le fonctionnement en mode dégradé Difficultés de la commande sans capteur mécanique: L estimation des grandeurs en basse vitesse difficile Perte d observabilité 1 Exposé Mathias TIENTCHEU (LEROY-SOMER) journée CE2 du 12 mai

4 Plan I. Introduction II. Objectifs des tests III. Recherche des zones d inobservabilité de la machine asynchrone IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur V. Conclusion 4

5 II. Objectifs des tests Mettre en évidence sur le variateur les problèmes d inobservabilité de la machine asynchrone en basse vitesse, Appliquer le benchmark Commande sans capteur à vide et en charge sur le variateur industriel. 5

6 Plan I. Introduction II. Objectifs des tests III. Recherche des zones d inobservabilité de la machine asynchrone IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur V. Conclusion 6

7 III. Recherche des zones d inobservabilité a) Etudes théoriques de la machine asynchrone Condition suffisante de perte d observabilité de la machine asynchrone [Canudas,2000]: La vitesse mécanique constante et pulsation statorique nulle Pulsation statorique nulle (1) Vitesse mécanique constante (2) La droite d inobservabilité dans le plant 7

8 Droite d inobservabilité avec Droite d inobservabilité dans le plant 8

9 b) Méthode Présentation du banc : un moteur asynchrone (Cn 27Nm), un variateur industriel, une carte Dspace, un moteur synchrone de charge piloté en couple Couple de charge appliqué toujours constant Variation de la vitesse du moteur par un trajectoire de type triangulaire dans le but de passer dans les zones à très basse vitesse Trajectoire de référence en vitesse 9

10 c) Résultats des essais (vitesse=f(t)) La vitesse mesurée est donnée par le capteur de la machine synchrone de charge La vitesse estimée est obtenue à la sortie du variateur Tl = 2 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 10

11 Début de perte d observabilité Tl = 5 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 11

12 Perte d observabilité Tl = 6 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) Conclusion: des essais complémentaires nous permettrons de tracer la droite d inobservabilité de la machine. 12

13 Plan I. Introduction II. Objectifs des tests III. Recherche des zones d inobservabilité de la machine asynchrone IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur V. Conclusion 13

14 IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur (MAS 27Nm) a) Présentation du Benchmark Commande sans capteur mécanique Vitesse (Rad/s) Flux (Web) Couple de charge (N.m) Trajectoires de référence du benchmark commande sans capteur 14

15 - Essai à vide (vitesse=f(t)) b) Résultats des essais Bonne estimation dans la zone inobservable Tl = 0 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 15

16 Essais en charge (vitesse=f(t)) La vitesse de la machine est sensible au couple de charge Estimation de la vitesse moins bonne en basse vitesse Tl = 3 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 16

17 Essais en charge (vitesse=f(t)) La vitesse de la machine est sensible au couple de charge Mauvaise estimation de la vitesse en basse vitesse Tl = 5 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 17

18 Essais en charge (vitesse=f(t)) Instants d application du couple de charge Erreur en basse vitesse Tl = 5 N.m, Erreur entre vitesse mesurée et vitesse estimée 18

19 Essais en charge (vitesse=f(t)) Loi de commande du variateur peu performante Perte d observabilité de la machine asynchrone Tl = 6 N.m, a- Référence (rouge), b- Mesure (bleu), c- Estimation (noir) 19

20 Essais en charge (vitesse=f(t)) Perte d observabilité de la machine qui provoque un décrochage Tl = 6 N.m, Erreur entre vitesse mesurée et vitesse estimée 20

21 Plan I. Introduction II. Objectifs des tests III. Recherche des zones d inobservabilité de la machine asynchrone IV. Test du variateur sur le benchmark Commande sans capteur V. Conclusion 21

22 V. Conclusion Comprendre le fonctionnement d un variateur 1 industriel permettant de faire la commande sans capteur mécanique de la machine asynchrone, Voir le comportement du variateur dans les zones inobservables, Exploiter les résultats actuels pour définir les prochains travaux de recherche (essais complémentaires, tests spécifiques sur le couple de charge,.) 1 Les performances du variateur sont assez bonnes et peuvent sans doute être encore améliorées. 22