Commande d un système de génération électrique pour réseau de bord d avion Introduction de charges non linéaires et mise en place d'un filtre LC

Transcription

1 Avion & électicité e l électotechniue haute pefomance Commane un ytème e généation électiue pou éeau e bo avion ntouction e chage non linéaie et mie en place 'un filte LC F. Khatounian, C. Khatounian, E. onmaon, F. Betheeau, J.P. Loui UR 89 Etat e l at Sytème e généation actuel Tubine Ω Sytème e généation électiue baé u une GS à 3 étage Pie e mouvement à vitee vaiable Ne pemet pa obteni une tenion à féuence fixe beoin un toiième élément

2 Etat e l at Deux ytème e généation électiue u le éeaux e bo avion ntegate ive geneato DG Tubine Ω Contant pee ive CSD Sytème mécaniue ou hyauliue Ω =cte GS à 3 étage Réeau e bo 5V, 4Hz nconvénient : coût néceaie à la maintenance u CSD 3 Etat e l at Deux ytème e généation électiue u le éeaux e bo avion Vaiable feuency geneato VFG Tubine GS à 3 étage Ω Convetieu L Réeau e bo 5V, 4Hz nconvénient: imenionnement en puiance u convetieu Aute tuctue e type VFG Néceité e iminue le imenion u conetieu 4

3 Sytème e généation à vitee vaiable et féuence fixe Vaiable pee contant feuency VSCF Réeau e bo 5V 4Hz Sytème féuemment utilié an l éolien et la micohyauliue Chage RL, chage nonlinéaie Unité e commane P ADA achine aynchone à ouble alimentation Reeeu L Onuleu L SAP achine ynchone à aimant pemanent g.p Tubine Sytème autonome 5 Sytème e généation à vitee vaiable et féuence fixe Cahie e chage : Réeau e bo 5V 4Hz Chage RL, chage nonlinéaie Unité e commane Reeeu Onuleu L L ADA SAP Tubine Généation autonome Puiance nominale à founi : 5 kva Plage e vaiation e la vitee : 4% e N en hypoynchonime 5% e N en hypeynchonime Dimenion et poi le plu faible poible 6

4 oéliation e la ADA Poblématiue : établi une moéliation exploitable u ytème V ADA V Réeau P, Q Pou le beoin e la commane : φ t φ t = = ( T ).φ ω.φ ( T ) ( T ).φ ω.φ ( T ).i.i + v + v Éuation e otie impope v v = =.φ L τ.φ L τ + L L.ωϕ + L.ωϕ + L.v.v + + L + + L..i..i σl.ω.i + σl.ω.i + σl i t i + σl t 7 Statégie e commane e la ADA Objectif : Commane V en amplitue et en féuence Pincipe : Commane vectoielle an le but e écouple le puiance Choix u epèe : éféentiel lié au champ tatoiue flux tatoiue aligné avec l axe : ϕ = ϕ et ϕ = Stuctue : P Q = = ( σ) σ ( σ) σ 3V ϕ L Boucle intene e égulation u flux otoiue Boucle extene e égulation e la tenion e éeau (tenion tatoiue) 3V ϕ 3V ω 8

5 Schéma bloc e la commane e la ADA Schémabloc e la commane e la ADA : V i K i / σ L L V + V P Teme e couplage i i Q φ V P φ V P Etimateu u flux otoiue φ φ Teme e couplage i i v v ADA + chage i i i i i i i i 9 Schéma e la cacae côté oto Cacae côté oto : N SAP Reeeu L ~ = e c on Onuleu L = ~ ADA Commane u bu continu Commane e la ADA Complexité : Couplage mécaniue ET électiue Chaîne biiectionnelle en énegie Commane le eeeu afin e égule la tenion u bu continu

6 oéliation e la SAP en vue e la commane Euation état e la SAP : V V = R = R m m + L + L t t E E avec E E = ωl = ωl ωϕ f achine ymétiue L =L Commane e la SAP : Objectif : Régule à a valeu nominale Pincipe:Commane vectoielle éféentiel lié au flux inucteu Stuctue : Boucle intene e égulation e couant tatoiue Boucle extene e égulation e la tenion u bu continu Pincipe e commane e la SAP En égime pemanent et en négligeant R m : V V = ω.l. = ω.l. + ω. φ P =.V +. V f P ω. φ = (avec L = L ) f iectement popotionnel à la puiance emanée ou envoyée pa la ADA fixe V et limitant V beoin une tatégie e éfluxage V V < V > V lim lim ( U ) c ( U ) c = = ( Vlim ( U c ) V ωϕ f ) ωl

7 Pincipe e commane e la SAP Régulation e En uppoant le pete nulle : P = U U C t c c e = = ωϕ e f on Euation e bae pou la égulation u bu continu: Uc = e ωϕf ωϕf Cp.Uc = Uc on 3 Schéma bloc e la commane e la SAP Schémabloc e la commane e la SAP V lim ( ω.l. ) ω.l ω. φ f < P V U c P on U ωϕ c f P V Teme e écouplage ω ω 4

8 Réultat e imulation Vaiation e chage uivie une vaiation e vitee e.6n à.5n N / N. 5 5 V V V.8 V P (W) Q (VAR) x 4 3 P Q Ajout e chage non linéaie Pont eeeu à 6 ioe c 9 8 Réeau e bo i i i 3 C R hamonic pecentage hamonic ank oéliation goupée e toute le chage nonlinéaie en un eul pont à ioe Réeau avec 5% e chage nonlinéaie impoé pa le cahie e chage 6

9 nfluence e chage non linéaie Vaiation e chage uivie une vaiation e vitee e.6n à.5n apè ajout e chage nonlinéaie N / N V V V V P (W) Q 3 (VAR) x 4 4 P Q nfluence e chage non linéaie nfluence e chage nonlinéaie V (A) Répecuion e hamoniue e couant u la tenion ADA mauvaie ouce e tenion Néceité e filte afin e égule la tenion u éeau 3 THD V (%)

10 ie en place un filte LC ie en place un filte LC Avantage : tuctue imple, obutee nconvénient : intouction un élément upplémentaie ui augmente le poi et le volume u ytème ADA i V L, i c C i g V g Réeau e bo Emplacement : ente le tato e la ADA et le éeau 9 ie en place un filte LC Dimenionnement u filte V () () e ω o = ² + mω o + ω o L + ( ) C e () V avec ω = LC m = L C TDH Ve < 5% ω o = 63 a/, m P J < % L = % L.P max = 3 C = Lω _nom _nom TDH Ve (%) pulation pope (a/)

11 ie en place un filte LC Vaiation e chage uivie une vaiation e vitee e.6n à.5n apè la mie en place u filte LC N / N. 5 5 V V V V 5 4 P 3 (W) Q (VAR) 6 x 4 P Q ie en place un filte LC Fome one au niveau e la ADA et u éeau V V e (A) e (A) THD V (%) THD Ve (%)

12 Concluion Péentation un ytème e généation VSCF baé u une ADA. Pincipe e commane e la ADA et e la SAP et imulation. Régulation en amplitue et en féuence e la tenion e éeau ou une lage plage e vaiation e la vitee. ntouction e CNL : pont eeeu à 6 ioe. Détéioation e fome one et e éultat obtenu TDH Ve impotant ie en place un filte LC Tenion u éeau égulée en amplitue et en féuence avec TDH < 5% 3 Pepective eilleue moéliation e la chage : épatition e chage nonlinéaie (ucceion e pont) pie en compte e câble (feee) intouction e ééuilibe au éeau Optimiation u filtage : filte épati ou chage à aboption inu éuction e l encombement u filte (poi et volume) Optimiation u bu continu Compaaion e éultat e ce ytème avec le ytème actuel 4

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