Introduction. 2 x 4 heures de Bureau d Etude sur station de travail (utilisation de simulink)

Transcription

1 Contrôle et commande des actionneurs électriques 10 x 2 heures de cours 5 x 2 heures de Travaux Dirigés 2 x 4 heures de Bureau d Etude sur station de travail (utilisation de simulink) 1 démonstration sur banc moteur d une commande scalaire et de sa synthèse 1 test de 2 heures 1

2 Votre intervenant CLERC Guy Responsable de l option Electronique de Puissance du DESS EEA Axes de recherche : Contrôle robuste des machines électriques Diagnostic et sûreté de fonctionnement des systèmes électriques Coordonnées : Ecole Centrale de Lyon Cegely 36 av Guy de Collongue Ecully Cedex Tél : Guy.Clerc@eea.ec-lyon.fr 2

3 Plan du cours Introduction Modélisation des machines électriques à courant alternatif Commande des machines asynchrones à fréquence statorique constante Commande scalaire des machines à courant alternatif Commande vectorielle des machines à courant alternatif Commande linéaire avancée Estimation et observation des grandeurs non mesurables Identification des paramètres électriques Commande adaptative des machines électriques 3

4 Bibliographie 1. R. Kaller et J.M. Allenbach - Traction électrique - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes Lausanne - Suisse 2. G. Grellet et G. Clerc - Actionneurs électriques : Principes, modèles et commandes - Eyrolles Paris - France 3. B.K. Bose - Power Electronics and AC drives - Prentice Hall New Jersey, USA 4. V. Sabaté - Traction électrique ferroviaire - Convertisseurs et moteurs - D5502, traité de Génie Electrique - Techniques de l ingénieur - Paris - France 4

5 Le contrôle des connaissances Travaux dirigés Bureau d étude Critères Oral + participation Compte rendu Pondération 1/5 2/5 Test écrit de 2 heures 2/5 5

6 Qu est ce qu un entraînement électrique? Mesure des courants : IBM Quantification et discrétisation+ parasites électromagnétiques V abc Variation du couple résistant IBM Commande : Q uantification et discrétisation Onduleur : Harmoniques et temps morts Variation des paramètres du moteur : fréquence, échauffem ent Vitesse de rotation : Quantification Sectorisation irrégulière Commande numérique Une alimentation Un actionneur Et il faut prendre en compte tous ces élements pour réaliser une application donnée. 6

7 Le cahier des charges Choix du convertisseur Fonctionnement en boucle ouverte ou en boucle fermée Contrôle de la position, de la vitesse ou du couple Fonctionnement un, deux ou quatre quadrants Performances dynamiques et statiques Contrôle d une ou plusieurs machines Domaine de vitesse : arrêt, faible vitesse ou survitesse (défluxage) Robustesse Couple pulsatoire, harmoniques, facteur de puissance. 7

8 Concevoir un entraînement à partir de ce cahier des charges? Actionneur Machine à courant continu Machine synchrone Machine asynchrone Alimentation Redresseur Hacheur Cyclo-convertisseur Onduleur Commande Régulateurs de courant Commande par hystérésis Commande scalaire Commande vectorielle 8

9 Concevoir une commande adaptée à cet entraînement? Actionneur + alimentation Modéliser et identifier Effectuer la synthèse des correcteurs Cahier des charges Formaliser les performances 9

10 Les objectifs du cours Concevoir la commande d un entraînement électrique. Concevoir la commande rapprochée des actionneurs répondant aux performances désirées Modéliser les machines Identifier ou mesurer les paramètres de ces modèles Effectuer les commandes scalaires ou vectorielles Implanter les algorithmes de contrôle associés à ces commandes Régulateurs linéaires (RST ou retour d état) - Commande robuste Commande adaptative Suivre les grandeurs nécessaires à ces commandes Estimateurs et observateurs 10

11 Capteurs I Ω Régulateur de vitesse et position Régulateur de courant, flux, couple Commande scalaire ou vectorielle MLI Convertisseur Actionneur Charge Estimateur, observateurs I Ω Objectif du cours Entraînement électrique 11

12 Domaines d application Traction électrique Minimiser les ondulations de couple (pour diminuer les vibrations), Fournir un couple d appel important (pour le démarrage du train), Assurer un contrôle rapide du couple en cas de perte d adhérence, Autoriser une reprise de l onduleur avec une machine déjà magnétisée Robotique Dynamique élevée, Fournir un couple de maintien à vitesse nulle : positionnement, Permettre un asservissement de position sans dépassement pour les machines outils. 12

13 Quelques réalisations en traction électrique (commandes vectorielles) TGV Transmanche Automotrice Z

14 TGV Pendulaire TGV Sud Est - Trois courants 14

15 Introduction Quelques réalisations en robotique (actionneurs électriques) Robot pour entrepôt Robot manipulateur 15

16 Robot travaillant en translation 16

17 Complément de cours Analyse d un système : Notion de causalité Tension Flux Courant Couple Vitesse Position Sens de la causalité On en déduit les grandeurs sur lesquelles on doit agir pour corriger une erreur sur l une de ces variables Erreur position Vitesse Erreur vitesse couple Erreur sur le couple Courant Erreur sur le courant Erreur Sortie correcteur Tension 17

18 Fin du chapître 18