Différentes Structures MRAS pour l Estimation de la vitesse du Moteur Asynchrone

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1 REPUBIQUE AGERIENNE DEOCRATIQUE ET POPUAIRE INISTERE DE ENSEIGNEENT SUPERIEUR ET DE A RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE A TECHNOOGIE D ORAN -OHAED BOUDIAF- FACUTE DE GENIE ÉECTRIQUE DEPARTEENT D EECTROTECHNIQUE EOIRE EN VUE DE OBTENTION DU DIPOE DE AGISTER SPECIAITE : Électotechnque OPTION : Commande Indutelle de Entaînement Électque et Dagnotc Péentée pa EE ATIG EBARKA SUJET DU ÉOIRE Dfféente Stuctue RAS pou l Etmaton de la vtee du oteu Aynchone Soutenu le.., devant le juy compoé de :. AZARI B.Y. Pofeeu, USTO-B PRÉSIDENT. IOUD Y. aîte de conféence, UNIV-SAIDA RAPPORTEUR. BOURAHA. Pofeeu, USTO-B EXAINATEUR. BENDIABDEAH A. Pofeeu, USTO-B EXAINATEUR. BENGHANE. aîte de conféence, USTO-B INVITE

2 Remecement Je ten, en peme leu, à expme à oneu loud Y. (aîte de conféence à l Unveté de Sada) toute ma econnaance pou avo popoé, encadé et uv ce taval. Je le emece tout patculèement pou le caactèe fomateu et contuctf de a decton. e plu vf emecement adeent à ademoelle CHERIFI DJ. pou le temp qu elle ma conacée et pou e conel et oentaton. e emecement vont également à oneu AZARI B.Y. (Pofeeu à l USTO) pou l attenton qu l a ben voulu pête à mon taval en ayant accepté de péde le juy. Que eeu Bendabdellah A. (Pofeeu à l USTO) et BENGHANE. (aîte de conféence, à l USTO) veulent ben accepte me emecement pou m avo fat l honneu de patcpe au juy. Un emecement patcule adee également à lle ABDEI H. Je déde le péent taval à toute ma famlle.

3 TABE DES ATIERES Intoducton généale... CHAPITRE I: ODEISATION DE A ACHINE ASYNCHRONE.. Intoducton Hypothèe de taval odélaton de la machne aynchone tphaée e en équaton de la machne aynchone Equaton électque Equaton magnétque Tanfomaton de Pak applquée à la machne aynchone tphaée odélaton de la machne aynchone dan le epèe de PARK Équaton de tenon Chox du éféentel Dan un éféentel lé au tato Dan un éféentel lé au oto Dan un éféentel lé au champ tounant Équaton de flux Repéentaton d état de PARK Couple électomagnétque Equaton mécanque Smulaton de la machne aynchone tphaée Intepétaton de éultat Concluon... 8 CHAPITRE II : COANDE VECTORIEE DE A ACHINE ASYNCHRONE 2.. Intoducton Objectf de la commande vectoelle Oentaton du flux otoque Commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque (I.F.O.C) Commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque (I.F.O.C) avec almentaton en couant...24

4 TABE DES ATIERES 2.4. Commande vectoelle ndecte Smulaton du ytème globale Concluon CHAPITRE III : ODEISATION ET SIUATION DE ASSOCIATION ONDUEUR- ACHINE ASYNCHRONE 3.. Intoducton Pncpe de l onduleu de tenon tphaé odulaton de lageu d mpulon Technque de la commande à I odulaton nu tangle Pncpe de la technque Caactétque de la modulaton odélaton de l onduleu de tenon à I nu-tangle Equaton de la poteue Equaton de tenon tphaée de éféence Tenon de ote de phae de l onduleu Pncpe de l onduleu de couant à hytéé a modulaton pa bande à Hytéé Smulaton de l'enemble onduleu à I-moteu aynchone Smulaton de l'enemble onduleu à hytéé-moteu aynchone Réultat de mulaton Intepétaton de éultat Concluon... 4 CHAPITRE IV: ESTIATION DE A VITESSE ROTORIQUE PAR RAS 4.. Intoducton Etmaton de la vtee avec modèle Etmaton de la vtee pa la technque RAS RAS baée u le flux otoque odèle Smulnk D un RAS Baée Su e Flux Rotoque RAS baée u le couant tatoque RAS baée u l etmaton de la f.e.m... 48

5 TABE DES ATIERES 4.5. RAS baée u l etmaton de la puance éactve odèle ATAB/SIUINK de RAS baée u le flux otoque Réultat de mulaton de RAS baée u le flux otoque Réultat de mulaton Réultat de mulaton de RAS baée u le flux otoque (onduleu à hytéé) Intepétaton de éultat e avantage et le nconvénent de RAS baé u le flux otoque Concluon... 6 Concluon généale Annexe Bblogaphe... 69

6 ISTE DES FIGURES ISTE DES FIGURES Fgue. Repéentaton de enoulement de la machne aynchone tphaée dan l epace électque...05 Fgue.2 Repéage angulae de ytème d axe dan l epace électque...08 Fgue.3 Repéentaton de dfféent éféentel...2 Fgue.4 odèle ATAB/SIUINK de la machne aynchone...6 Fgue.5 Aocaton éeau AS...6 Fgue.6 Démaage dect du moteu aynchone...7 Fgue 2. Pncpe de la commande vectoelle...20 Fgue 2.2 Schéma bloc de la commande vectoelle ndecte...22 Fgue 2.3 Régulaton de vtee pa la commande vectoelle ndecte I nu-tangle...24 Fgue 2.4 Pncpe de la commande vectoelle en couant...26 Fgue 2.5 Contôle à flux oenté...27 Fgue 2.6 Schéma de mulaton de la commande vectoelle ndecte d une AS aocée à un onduleu à hytéé...27 Fgue 3. Stuctue généale de l'onduleu tphaé...29 Fgue 3.2..I. nu-tangle...3 Fgue 3.3 Onduleu tphaé mplfé...33 Fgue 3.4 odèle ATAB/ SIUINK de l onduleu à commande I n-tangle...35 Fgue 3.5 chéma de pncpe de l onduleu tphaé à hytéé...36 Fgue 3.6 Onduleu tphaé à hytéé...37 Fgue 3.7 Schéma bloc d'un moteu aynchone almenté pa un onduleu commandé pa..i nu-tangle...38 Fgue 3.8 Schéma bloc d'un moteu aynchone almenté pa un onduleu de couant à Hytéé...38 Fgue 3.9 Démaage du moteu aynchone almenté pa un onduleu de tenon commandé pa..i nu-tangle...39 Fgue 3.0 Démaage du moteu aynchone almenté pa un onduleu de couant à hytéé...40 Fgue 4. Stuctue généale de RAS pou l etmaton de la vtee...43 Fgue 4.2 Stuctue de RAS baée u le flux otoque...45

7 ISTE DES FIGURES Fgue 4.3 odèle ATAB/SIUINK de RAS baée u le flux...46 Fgue 4.4 RAS baée u le couant tatoque...47 Fgue 4.5 pncpe du RAS baée u la f.e.m...49 Fgue 4.6 RAS baée u la puance éactve...50 Fgue 4.7 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque...5 Fgue 4.8 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque pouute de la vtee...52 Fgue 4.9 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque vaaton de la étance otoque...52 Fgue 4.0 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque vaaton de la étance tatoque...53 Fgue 4. Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque vaaton du moment d nete...53 Fgue 4.2 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque bae vtee...54 Fgue 4.3 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque à bae vtee, vaaton de la étance otoque...55 Fgue 4.4 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque à bae vtee, vaaton de la étance tatoque...55 Fgue 4.5 Réultat de mulaton de la RAS baée u le flux otoque...57 Fgue 4.6 Réultat de mulaton de la RAS baée u le flux otoque, pouute de la vtee...57 Fgue 4.7 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque vaaton de la étance otoque...58 Fgue 4.8 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque vaaton du moment d nete...58 Fgue 4.9 Réultat de Smulaton de la RAS baée u le flux otoque à bae vtee, vaaton de la étance otoque...59

8 Nomenclatue Table de notaton et ymbole Paamète de modélaton de la machne : R (Ω) R (Ω) (H) (H) (H) (H) (H) l (H) l (H) Rétance tatoque pa phae, Rétance otoque pa phae, Inductance cyclque tatoque, Inductance cyclque otoque, Inductance mutuelle ente deux enoulement au tato, Inductance mutuelle ente deux enoulement au oto, Inductance cyclque mutuelle (ente tato et oto), Inductance de fute tatoque pa phae, Inductance de fute otoque pa phae, σ Coeffcent de dpeon ou (de Blondel) : - 2 /( ), T = /R () T = /R () p J (kg.m 2 ) f (N.m. / d ) Ce (N.m.) Contante de temp électque au tato, Contante de temp électque au oto, Nombe de pae de pôle, oment d'nete, Coeffcent de fottement vqueux, Couple électomagnétque, C (N.m) Couple de chage (étant), Repèe : Sa, Sb, Sc Ra, Rb, Rc (d,q) Axe magnétque lé aux enoulement tphaé tatoque, Axe magnétque lé aux enoulement tphaé otoque, Axe de éféentel de Pak (tounant à la vtee de ynchonme), (α, β) Axe de éféentel de Concoda (epèe de Pak fxe au tato), Am Ampltude de la tenon de éféence, Ap Ampltude de la poteue, e taux de modulaton θ m (d ) Poton angulae du oto pa appot au tato, θ (d) Poton angulae du tato pa appot à l axe (d), θ (d) Poton angulae du oto pa appot à l axe (d), ε Eeu ente un gnal de éféence et un gnal etmé Xˆ Gandeu etmé ou modélé

9 Nomenclatue Gandeu électque : v an, v n, v n (V) Tenon de ote de phae de l onduleu, α, β (A) Couant tatoque dan le epèe (α,β) ˆ ( A) ˆ ( A) Couant tatoque etmé, Gandeu électque au tato : v a,v b,v c (V ) Tenon tatoque tphaée, V (V) Vecteu de tenon tatoque tphaée, V d, V q (V) Tenon tatoque dphaée dan le epèe (d,q), a, b, c (A) Couant tatoque tphaé, (A) Vecteu de couant tatoque tphaé, d, q (A) Couant tatoque dphaé dan le epèe tounant (d,q), Gandeu électque au oto : v a,v b,v c (V ) Tenon otoque tphaée, V (V) Vecteu de tenon tatoque tphaée V d, V q (V) Tenon otoque dphaée dan le epèe (d,q), a, b, c (A) Couant tatoque tphaé, (A) Vecteu de couant tatoque tphaé, d, q (A) Couant tatoque dphaé dan le epèe tounant (d,q), Gandeu magnétque : Φm (Wb) Flux de éféence nomnal Gandeu magnétque au tato : Φa, Φb, Φ c (Wb ) Fux magnétque au tato, Φ (Wb ) Vecteu de flux magnétque au tato, Gandeu magnétque au oto : Φa, Φb, Φ c (Wb) Fux magnétque au oto, Φ (Wb) Vecteu de flux magnétque au oto,

10 Nomenclatue Gandeu de puance : Q Q a puance éactve a puance éactve etmé Gandeu mécanque : ω (d / ) Pulaton électque coepondante à la vtee de otaton, gl (d/) la pulaton de glement, ω (d/) ω (d/) la vtee angulae de axe d, q dan le epèe tatoque(s,abc), la vtee angulae de axe d, q dan le epèe otoque (R,abc), g Glement de la vtee de otaton : Ω (d / ) Vtee mécanque de otaton : Ω ω/ p, n (d / ) Vtee mécanque nomnale (d / ) Tanfomaton : S P la vtee angulae etmée, Opéateu de aplace, Tanfomaton de Pak, Gandeu de la commande : Kp K Compoante popotonnelle du coecteu PI, Compoante ntégale du coecteu PI, Indce : S ndce du epèe tatoque, ndce du epèe otoque, ^ ndce de la valeu etmée, * ndce de la valeu de éféence, ot abégé : I.F.O.C Commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque, AS achne aynchone, CC achne à couant contnu, RAS Commande adaptatve pa model de éféence,

11 Intoducton généale Intoducton généale : e moteu à couant contnu et eté longtemp le plu utlé dan le entaînement à vtee vaable. Toutefo, avec le développement de l ndute et l accoement contnu de l automataton de poceu de poducton, le moteu aynchone ucte plu en plu l ntéêt de ndutel. a dponblté de conveteu de féquence auant la me en fome de l énege électque et la me en place de lo de commande, ouvent mplémentée dan un mcocalculateu, pemet d utle le moteu aynchone à cage dan de applcaton à vtee vaable. Pou le pemèe applcaton, le églage de la vtee en égme pemanent conttuat la pncpale atfacton de ndutel; tè vte on et ntéeé aux pefomance de églage duant le égme tantoe ; à avo: le démaage, le fenage an que ceux qu appaaent lo de l applcaton d une chage. Que ce ot en égme pemanent ou en égme dynamque, le echeche effectuée ont monté que le moteu aynchone peut ête découplé en utlant la théoe de la commande à flux oenté. e pncpe d oentaton a été popoé pa BASCHKE en 972. Il amène le compotement de la machne aynchone à celu d une machne à couant contnu. Il conte à place le epèe (d-q) de telle ote que l axe (d) coïncde avec le flux à oente.[2] En oute, la commande ndecte à flux otoque oenté et la plu mple à mette en oeuve et offe un contôle lnéae du couple de la machne aynchone. De avantage qu ont fat d elle la commande la plu pépondéante dan le mleux ndutel. Toutefo, loque le moteu et contôlé pa la méthode ndecte à flux otoque oenté, l et expoé à de contante qu peuvent affecte potentellement e pefomance. Duant le fonctonnement de la machne, la tempéatue augmente à caue de dfféent type de pete, ce qu povoque la vaaton de la étance otoque et pa conéquent la pete de découplage. Ce phénomène affecte à la fo le pefomance de églage de la vtee et l effcacté du moteu aynchone [3]. a vaaton de la étance otoque n et pa la eule ouce à l ogne de la dégadaton de l effcacté du vaateu ca le fonctonnement à flux contant povoque également une conommaton nutle d énege électque loque le moteu entaîne de fable chage. Autement, le moteu aynchone à cage et conçu pou fonctonne ou tenon et féquence nomnale et on fonctonnement ete optmal tant que la chage entaînée et au delà de 75% de a chage nomnale.

12 Intoducton généale 2 En plu de cela le capteu de vtee patcpe à l augmentaton du coût de l ntallaton et du degé de edondance de panne. Pa conéquent, a uppeon et l utlaton de etmateu de vtee peut améloe nettement la obutee du ytème et fat dmnue on coût. e checheu eayent de e débaae du capteu mécanque de vtee ou poton. En effet, oute l encombement et la dffculté d adaptaton et de montage u tou le type d entaînement, l et fagle et onéeux. On eaye de emplace la foncton de capteu pa de algothme de calcul. On touve actuellement dan la lttéatue de nombeue méthode de commande an capteu mécanque. Nou, nou ntéeon dan ce qu ut à celle qu utlent l etmaton multanée du flux et de la vtee. [] Stuctue de la thèe : An le tavaux péenté dan cette thèe ont ogané de la manèe uvante : e peme Chapte péente tout d abod de donne la modélaton de machne aynchone tphaée qu utle la théoe de l epace vectoel pou le paage d un ytème tphaé éel a un ytème bphaé fctf ou fome d équaton d état. Enute, une ée de mulaton à l ade du logcel ATAB/SIUINK a été envagée dont l objectf de véfe le pefomance du moteu aynchone pa un ea à vde et à chage en boucle ouvete. e pncpe de la commande vectoelle et explqué dan le chapte uvant. En effet, ce chapte péente la commande vectoelle conventonnelle applquée à une machne aynchone almentée en tenon. An, nou ependon la méthode ndecte d oentaton du flux otoque (I.F.O.C). e chapte III péente le détal de l onduleu de tenon à deux nveaux commandé pa tenon (I nu - tangle). aocaton du moteu aynchone à un onduleu commandé pa..i nu-tangle et mulé à l ade du logcel ATAB/SIUINK. e chapte IV e dve en to pate. Il donne une péentaton généale de la commande an capteu mécanque baée u la technque de RAS (odel Réféence Adaptve Sytem). Chaque pate et detnée à donne une explcaton pou chaque tatége mentonnée c-deou :

13 Intoducton généale 3 a technque de RAS baée du flux otoque, la technque de RAS baée de la f.é.m., la technque de RAS baée de la puance éactve, leu avantage et nconvénent an que le améloaton poble. Ce chapte pote u l nfluence de paamète de la machne u le pefomance du ytème d entanement et mulé à l ade du logcel ATAB/SIUINK. En fn, on temne pa une concluon généale et quelque pepectve popoée pou le futu tavaux de echeche.

14 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 4.. Intoducton : o de la concepton de la commande d un poceu phyque, l et mpéatf de pende en condéaton la modélaton mathématque du ytème. On appelle modéle l opéaton qu conte à établ le équaton mathématque qu égent un ytème technque. Pou une decpton tè poche de la éalté, le modèle mathématque défnt et complexe et demande une puance de calcul mpotante. Pa conte, le ytème et top mplfé le calcul ont plu mple ma ne eflètent pa fdèlement la éalté phyque du poceu. Il et d uage de fae un blan de phénomène agant u le ytème, de coneve le plu mpotant et de néglge le mon nfluent. Il et donc néceae de fae de hypothèe mplfcatce judceue afn de défn un modèle mathématque epéentant le plu fdèlement poble le compotement du ytème face aux ollctaton auxquelle l deva ête confonte lo de l élaboaton de a commande. a modélaton de la machne aynchone et complexe. En effet le phénomène m en jeu, ont de natue électque, magnétque et mécanque, d où a tuctue mult vaable et fotement non lnéae. Il et donc néceae de fae de bonne appoxmaton pou que le modèle ot utlable au ben en égme tatque (pemanent) qu en égme dynamque (tantoe). Dan le chapte péent, nou allon élaboe la modélaton de la machne aynchone tphaée. Nou débuteon pa une bève péentaton de la machne aynchone, nou défnon un modèle mathématque de la machne en expmant le équaton électque, magnétque et mécanque qu égent on fonctonnement dan le éféentel tphaé que l on notea (a, b, c). Nou éduon l ode du ytème et élmneon la dépendance qu exte ente le coeffcent d nductance et la poton du oto pa la tanfomaton de Pak. Cette tanfomaton nou pemetta de donne une nouvelle modélaton de la machne aynchone dan le éféentel bphaé de Pak noté uuellement (d, q, 0). Une ée de mulaton à l ade du logcel ATAB/SIUINK a été envagée dan l objectf de véfe le pefomance du moteu aynchone en boucle ouvete.

15 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 5.2. Hypothèe de taval : Pou cette me en équaton, nou uppoon que le bobnage et épat de manèe à donne une foce magnéto motce (f.m.m.) nuoïdale l et almenté pa de couant nuoïdaux. Nou uppoon également que nou tavallon en égme non atué et on néglge le pete de fe. De ce fat, tou le coeffcent d nductance pope ont contant et le coeffcent d nductance mutuelle ne dépendent que de la poton de enoulement [4]..3. odélaton de la machne aynchone tphaée : Pam tou le type de machne à couant altenatf, la machne d'nducton, patculèement le type à cage d'écueul et le plu utlé dan l'ndute. Ce machne ont économque, obute, et fable, et ont dponble dan une gamme de fable puance à de puance élevée. a machne aynchone tphaée compote un tato fxe et un oto moble autou de l axe de yméte de la machne. Fgue. epéente le x enoulement de la machne aynchone tphaée dan l epace électque. Dan de encoche égulèement épate u la face ntene du tato ont logé to enoulement dentque (a, b, c ) à p pae de pôle ; 2 leu axe ont ant ente eux d un angle électque égal à, [5]. 3 e phae du tato ont almentée pa un éeau tphaé de tenon nuoïdale à féquence et ampltude contante ou pa un onduleu de tenon ou de couant à féquence et ampltude églable. θ θ Fgue. Repéentaton de enoulement de la machne aynchone tphaée dan l epace électque.

16 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 6 a tuctue électque du oto peut-ête éalée pa : Sot pa un ytème d enoulement tphaé (oto bobné), accodé en étole à to bague u lequelle fottent to bala fxe acceble pa la plaque à bone et m en cout-ccut pendant le égme pemanent. Sot pa une cage conductce ntégée aux tôle feomagnétque (oto à cage). Il ea adm que la deuxème tuctue et électquement équvalente à la pemèe..3.. e en équaton de la machne aynchone : e compotement dynamque de la machne aynchone et caactéé pa to type de gandeu : électque, magnétque et mécanque. Ce compotement peut e tadue pa to type d équaton : équaton électque, équaton magnétque et équaton mécanque. Quant aux équaton mécanque, elle eont ntodute à la fn de la modélaton de la machne aynchone Equaton électque : a lo de Faaday pemet d éce : v d R (-) On dédut pou l enemble de phae de équaton de tenon tatoque et otoque écte ou fome matcelle : avec : v R v R t v a v b v c d d (-2) v ; t ; t a b v v v v t ; t ; t a b c a b c c a a b b c c e to enoulement a, b, c ont en cout ccut d où : [v ] = [0 0 0] t.

17 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone Equaton magnétque : e hypothèe pécédemment ctée, entaînent le elaton uvante ente flux et couant, écte également ou fome matcelle : (-3) avec : l l l ; l l l (-4) Co 3 2 co 3 4 co 3 4 co Co 3 2 co 3 2 co 3 4 co co t (-5) Fnalement : / d R v abc abc abc abc (-6) / d R v abc abc t abc abc (-7).4 Tanfomaton de Pak applquée à la machne aynchone tphaée : a tanfomaton de Pak conte à applque aux couant, tenon et flux un changement de bae faant nteven l angle ente l axe de enoulement et le axe «d» et «q». An, le enoulement tatoque S a, S b, S c et le enoulement otoque R a, R b et R c ont emplacé epectvement pa deux enoulement tatoque d, q et deux enoulement otoque d, q. a fgue (.2) pemet de défn le dve éféentel et le elaton patale qu le lent [5].

18 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 8 On dégne pa : d : axe dect. q : axe en quadatue. Fgue.2 Repéage angulae de ytème d axe dan l epace électque. On emaque u la fgue (.2) que et ont natuellement lé à m pa la elaton gde : m (.8) et pa ute : d m d d (.9) Dan la tanfomée ntale de Pak, on défnt une matce unque de tanfomaton qu et la uvante [5] :

19 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 9 (.0) Et on nvee et défn pa : (.) a tanfomée de Pak pemet en généal, le paage du ytème tphaé pa a, b, c à un ytème dphaé d, q quelque oent le gandeu électque ou électomagnétque (flux, couant et tenon). a tanfomaton de gandeu tatoque an et défne pa : abc dq ) p( (.2) abc dq v ) p( v (.3) abc dq ) ( p (.4) a matce [p( )] epéente la matce de tanfomaton applquée au tato. a tanfomaton de gandeu otoque obtent en emplaçant l ndce () pa l ndce ()..5. odélaton de la machne aynchone dan le epèe de PARK :.5.. Équaton de tenon : e équaton de Pak tatoque et otoque [6], écvent : 3 4 n 3 4 co 3 2 n 3 2 co n co p n 3 2 n n 3 4 c 3 2 co co 3 2 o P

20 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 0 vd v q vd vq R d dd d q R q dq d d R d dd d q R q dq d d (.5) avec v d = 0 et v q = Chox du éféentel : Il exte dfféente poblté concenant le chox de l oentaton du epèe d axe d-q qu dépendent de objectf de l applcaton [7] : a) Axe tounant à la vtee du oto 0 b) Axe lé au tato 0 : étude de gandeu tatoque, : étude de gandeu otoque, c) Axe oldae du champ tounant : étude de la commande. a concepton du contol vectoel pa oentaton du flux nécete le chox (c) et le modèle d acton dépendent de la poton du epèe pa appot aux dve axe du flux. On dégne pa /, la vtee angulae de axe d-q dan le epèe tatoque d (S,abc) et pa d /, la vtee angulae de axe d, q dan le epèe otoque (R,abc) Dan un éféentel lé au tato : d Ce éféentel et noté (,), l e tadut pa le conon 0 D où le équaton électque uvante : d ; m

21 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone d R 0 d R 0 d R v d R v (.6) Dan un éféentel lé au oto : Ce éféentel et noté (X, Y), l e tadut pa le équaton : m d, 0 d D où le équaton électque : t d d R t d d R t d d R v t d d R v Y Y X X X m Y Y Y Y m X X X 0 0 (.7) Ce éféentel peut ête ntéeant dan le poblème de égme tantoe ou la vtee de otaton et condéée comme contante Dan un éféentel lé au champ tounant : Ce éféentel et noté (d, q), l e tadut pa le conon : ; p d d d m m (.8) D où gl m d où gl et la pulaton de glement. d

22 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 2 Donc, le équaton électque (.5) écvent : vd v q 0 0 R d R q R d R q dq d dd dd dq gl q q gl d (.9) avantage d utle ce éféentel, et d avo de gandeu contante en égme pemanent. Il et alo plu aé d en fae la égulaton. Dan la ute de note taval nou allon opte ce éféentel. a fgue.3 monte le dfféent éféentel qu on a défn aupaavant : y d q x m.5.3. Équaton de flux : Fgue.3 Repéentaton de dfféent éféentel. e compoante de Pak de flux tatoque et otoque ont donnée pa : d q d q d q d q d q d q (.20)

23 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 3 Avec: = l - = l - =3/2 En développant le flux en foncton de couant dan l équaton.9, on obtent le équaton électque de la machne aynchone dan le epèe d axe d, q : q d q d gl gl gl gl q d d R d d R d d d R d d R 0 0 v v (.2).5.4. Repéentaton d état de PARK : a epéentaton d état conte à expme le modèle de la machne ou la fome : (.22) avec : X : Vecteu d état. U : Vecteu d entée. Y : Vecteu de ote. Dfféente poblté ont offete pou le chox du vecteu d état. Pam ce chox, nou cton : (.23) t ) ( X q d q d t ) ( X q d d q t ) ( X q d q d ),, ( ),, ( t u x g Y t u x f dx

24 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 4 Dan note étude, nou choon le vecteu d état uvant : t q d q d ) ( X (.24) équaton (.2) peut éce donc ou la fome uvante [7] : BU AX d t X d (.25) avec : q d q d X, B et q d v v U où Couple électomagnétque : Nou avon expmé le équaton de la machne ma l ete également le couple électomagnétque. Ce dene peut ête obtenu à l ade d un blan de puance. Il en éulte plueu expeon toute égale (où p et le nombe de pae de pôle) en applquant le dfféent flux tatoque et otoque. ) ( 2) 3 / ( q d q d e p C (.26) ) ( 2) 3 / ( d q q d e p C (.27) ) ( 2) 3 / ( d q q d e p C (.28) m m m m m m m m T T T T T T T T A

25 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 5 C C e e 3 / 2) p( ) (.29) ( q d d q ( 3 / 2) p ( dq dq ) (.30) C et la pemèe expeon que nou allon utle pou la modélaton de la machne aynchone et la deuxème expeon ea utlée dan la commande vectoelle Equaton mécanque : a elaton fondamentale de la dynamque pemet d éce: d Ce C J f (.3) Où C e epéente le couple moteu applqué, C le couple étant, J le moment d nete de l enemble de pate tounante et f le coeffcent de fottement. On obtent an la vtee en applquant la tanfomée de aplace : Ce C (.32) J f Où S epéente la vaable de aplace. Cette équaton monte que le contôle de la vtee pae pa le contôle du couple..6. Smulaton de la machne aynchone tphaée : a fgue.4 epéente le modèle ATAB/SIUINK pou la mulaton de la machne aynchone tphaée. Ce modèle a été obtenu en applquant le équaton (.3), (.25), (.26) et (.32).

26 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 6 V a V b V c Réeau tphaé Pak U B AX + + X S X d q Demux d q Demux PARK INV - + (3/2) P a b c C S A UX ω C + - j f Ω ω m P Fgue.4 odèle ATAB/SIUINK de la machne aynchone Réeau tphaé 220V, 50Hz AS Capteu de vtee Fgue.5 Aocaton éeau AS Chage Pou véfe le bon fonctonnement du modèle atlab/smulnk de la machne aynchone, nou avon mulé en applquant à on tato de tenon tphaé nuoïdale, pou le ca d un démaage à vde (C=0) comme le monte la fgue.6 (a) et un démaage en chage (C=0N.m) fgue.6 (b).

27 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone Couant, a (A) Temp () Couant, a (A) Temp () Couple Ce (N.m) Couple Ce (N.m) Temp () Temp () Vtee (t/mn) Temp () (a) Vtee (t/mn) Temp () (b) Fgue.6 Démaage dect du moteu aynchone a) à vde ; b) à chage (0N.m)

28 Chapte I: odélaton de la achne Aynchone 8.7. Intepétaton de éultat : e éultat de mulaton péenté à la fgue.6 concenent donc une machne aynchone tphaée. Cette fgue détalle épaément l évoluton du couant tatoque, du couple et de la vtee pou un démaage dect du moteu à vde, enute en chage. o du démaage à vde, on contate d'emblée l'mpotance du couant tatoque pouvant attende 5 à 7 fo le couant nomnal. ocllaton du couple et l élément maquant de cette fgue pendant le égme tantoe. e ocllaton du couple e font évdement eent u l évoluton de la vtee qu oclle légèement en égme tantoe avant de e table à envon 500 t/mn en égme pemanent. En démaant le moteu en plene chage (0 N.m), le couple électomagnétque tend ve la valeu du couple étant en égme pemanent et l'ampltude du couant ve une valeu coepondante au couant nomnal. Quant à la vtee, on contate une chute de 6% qu et due à l'applcaton de la chage..8. Concluon : Dan ce chapte, nou avon péenté le modèle en égme quelconque de la machne aynchone almentée dan le epèe de Pak lé au champ tounant. Ce modèle a été développé dan le cade de cetane hypothèe mplfcatce qu on dove le epecte. Comme on a pu le vo, le modèle mathématque obtenu et fotement non-lnéae. De plu, l expeon du couple électomagnétque monte une nteacton complexe ente le champ tatoque et otoque. De ce fat, l analye et le contôle de tel ytème peuvent avée dffcle. e chapte uvant ea conacé à la commande vectoelle (découplée) de la AS, qu pemet d avo un compotement dynamque mlae à celu d une machne à couant contnu.

29 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone Intoducton: Dan la machne aynchone, le couple électomagnétque et le éultat d une nteacton ente le couant mpoé dan le enoulement du tato et le couant ndut dan le oto en cout-ccut. An, toute vaaton du couple mpoée pa vaaton de couant tatoque e tadut au pa une évoluton du flux ndut dan le oto. Donc, pou obten un contôle dynamque pefomant du couple, l faut pa un ytème de égulaton extéeu à la machne, éale un découplage de commande de flux et de couple [8], [9]. Au cou de ce denèe année, de méthode de commande ont été me au pont, pemettant d aue le découplage ente le commande de flux et du couple de la machne aynchone. Actuellement, la méthode la plu utlée et donnée pa la théoe de commande pa flux oenté. e pncpe d oentaton a été popoé pa [0]. Il amène le compotement de la machne aynchone à celu d une machne à couant contnu. Il conte à place le epèe d-q de telle ote que l axe (d) coïncde avec le flux à oente Objectf de la commande vectoelle : e but de la commande vectoelle et d élmne le poblème de couplage ente le tato et le oto en docant le couant tatoque en deux compoante en quadatue, de telle ote que l une de compoante commande le flux et l aute commande le couple. Cec pemet de e amene à de fonctonnement compaable à ceux d une machne à couant contnu à exctaton épaée où le couant nducteu contôle le flux et le couant ndut contôle le couple. De nombeue vaante ont été péentée dan la lttéatue, que l on peut clafe [], Suvant la ouce d énege : - Commande en tenon (voltage ouce nvete (VSI)) ; - Commande en couant ( cuent ouce nvete (CSI)) ; Suvant l oentaton du epèe d-q u : - Flux otoque ; - Flux tatoque ; - Flux d entefe. Suvant la détemnaton de la poton du flux : - Decte pa meue ou obevaton de vecteu flux (module, phae) ; - Indecte pa contôle de la féquence de glement.

30 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 20 Dan ce chapte, nou nou ntéeon à une commande en tenon avec oentaton du epèe d-q uvant le flux otoque Oentaton du flux otoque : Nou avon vu que le couple dan l équaton (.27) expme dan le epèe d-q comme un podut coé de couant ou de flux. S nou epenon l éctue : Ce ( 3 / 2) p ( dq qd ) On apeçot que on élmne le deuxème podut ( q d ), alo le couple eembleat fot à celu d une machne à couant contnu (CC).Il ufft, pou ce fae, d oente le epèe d-q de manèe à annule la compoante de flux en quadatue. C'et-à-de, de cho convenablement l angle de otaton de Pak S de ote que le flux otoque ot entèement poté u l axe dect (d) et donc d avo q 0. An, d unquement, (fgue 2.) e couple éct alo : C e 3 p q (2.) 2 Il convent de égle le flux en agant u la compoante d du couant tatoque et on égule le couple en agant u la compoante q.on a alo deux vaable d acton comme dan le ca d une CC. q q 0 d d T T d d gl a m q m 0 a Fgue 2. Pncpe de la commande vectoelle.

31 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 2 a pncpale dffculté de la me en œuve de la commande vectoelle de la machne aynchone, et la détemnaton de la poton et du module du flux otoque qu ne ont pa dectement meuable. O la connaance de la poton du vecteu flux et fondamentale pou le changement de coodonnée, et celu du module du flux et eentel pou contôle le égme dynamque de la machne. Deux méthode de contôle ont été popoée, la méthode decte et la méthode ndecte. Dan la commande vectoelle ndecte, l angle de Pak et calculé à pat de la pulaton tatoque, elle-même econttuée à l ade de la pulaton de glement et de la pulaton otoque. m En ce qu concene la commande vectoelle decte, l angle de Pak et calculé dectement à l ade de gandeu meuée ou etmée. Dan ce pojet, la commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque (I.F.O.C) et adoptée [2] Commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque (I.F.O.C) : Cette méthode péente l avantage d omette le beon de la meue ou de l etmaton du flux. An, en mpoant q 0 ( d ), le équaton de la machne aynchone (.9) et (.20) dan un éféentel lé aux champ tounant devennent : R q 0 (2.2) gl d Rd 0 (2.3) q 0 (2.4) q d (2.5) d v v q d dd d Rd q (2.6) dq Rq d (2.7) R gl q (2.8)

32 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 22 C e 3 p q (2.9) 2 d R d (2.0) En égme pemanent et de l équaton (2.0) et (2.6), (2.7), devennent : d (2.) v d R (2.2) d q v q R (2.3) q d D apé le équaton (2.8), (2.9), (2.), (2.2), et (2.3) nou pouvon alo epéente le chéma bloc du I.F.O.C, fgue 2.2. e ote de ce bloc ont le tenon decte et quadatque an que la pulaton du glement gl. Cet I.F.O.C et utlé dan le ca ou l onduleu et commandé en tenon. / d R C e / 2 /( 3 p q X 2 / + e v d R X + + v q gl / /T Φ C e ω S I.F.O.C Contôle de l oentaton du flux ndect V d V q ω gl Fgue 2.2 Schéma bloc de la commande vectoelle ndecte (Sote tenon et pulaton de glement).

33 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 23 Dan ce type de commande, l angle nvee et calculé à pat de la fomule uvante : utlé pou la tanfomaton de Pak decte et R ( p ( )q ) (2.4) a fgue 2.3 epéente le chéma bloc d une égulaton de vtee du moteu aynchone commandé pa oentaton du flux otoque. e pncpaux conttuant dan ce type de commande ont la boucle de égulaton de vtee, le bloc de l IFOC, l onduleu à I commandé pa tenon, le bloc de défluxage, le bloc de calcul de et la tanfomaton nvee de Pak. a vtee et égulée à tave la boucle extene du bloc. a ote du égulateu de vtee et le couple de commandec. e flux et obtenu pa un bloc de défluxage qu et défn pa la non lnéaté uvante : * e avec : n n n n (2.5) n n : Flux de éféence nomnal : Flux otoque : Vtee mécanque n : Vtee mécanque nomnale Ce bloc de défluxage aue le fonctonnement à flux contant pou le vtee nféeue à la vtee nomnale, et au-delà de cette valeu, l pemet de dmnue le flux. Dan ce ca, l aue un fonctonnement à tenon ou à puance contante. e deux tenon v vd et q qu otent du bloc I.F.O.C, fgue 2.3, ont alo tanfomée en gandeu tphaée à l ade de la tanfomaton nvee de Pak en utlant une otaton d angle. Ce dene et calculé à pat d une meue de la vtee mécanque et du calcul de la pulaton de glement. e gandeu tphaée obtenue pa l nvee de Pak ( v, v, v ) ont ntodute au bloc de commande à I et compaée au gnal tangulae afn de génée le mpulon de commande de nteupteu de l onduleu, et enfn obten de céneaux de tenon v an,v bn, v cn pou almente la machne aynchone. a b c

34 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone Volt 50 Hz ω I.F.O.C v d v q gl 2 3 v a v b v c Bloc de Contôle..I (Sn-t) a b c v dc Onduleu gl + + m ω V an V bn V cn.a.s m P Ω Ω * C e Contôleu de Vtee Fgue 2.3 Régulaton de vtee pa la commande vectoelle ndecte. I nu-tangle. + Ω * Ω - Capteu de vtee Commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque (I.F.O.C) avec almentaton en couant : e modèle de la machne à nducton almentée en couant expme pa le équaton de tenon du oto uvante : R d R q d d d q ( p) ( p) q d 0 0 (2.6)

35 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 25 e flux dan ce ca n et pa égulé, le capteu de flux, le etmateu et le obevateu ne ont pa néceae [22]. e flux et donné pa la congne et oenté à pat de l angle. Cet angle d oentaton et obtenu à pat de la pulaton tatoque. Avec almentaton en couant cette commande conte à mpoe aux couant de la machne aynchone à uve de couant de éféence I d et I q pafatement découplé. Dan ce type de commande, on condèe unquement la dynamque du oto, alo le équaton de commande ont donnée pa : d T T d (2.7) gl p T q (2.8) Et le couple électomagnétque devent mlae à celu d une CC C e 3 2 p q (2.9) e expeon pécédente (2.7), (2.8) et (2.9) conttuent le fomalme de bae de la commande d une machne à nducton almentée en couant. a pemèe (2.7) expeon met en évdence la poblté de contôle le flux du oto lnéaement, elon un tanfet du peme ode, pa la compoante decte du couant tatoque, on en dédut au que cette même expeon peut conttue un etmateu mple du flux du oto. a deuxème expeon (2.8), donne leu, pa ntégaton l angle d oentaton du flux otoque dan le éféentel du oto et donc en connaant la vtee et la poton de ce flux pa appot au tato. a toème expeon (2.9) défnt la mlaté du couple obtenu avec celu d une CC à exctaton épaée. Dé lo le flux et mantenu contant (en BO ou en BF), le couple et contôlé lnéaement pa la compoante en quadatue du couant tatoque. oentaton ntantanée du flux et donnée pa où: (2.20)

36 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 26 Avec la pulaton tatoque, obtenue à pat de la omme de deux pulaton. D apè (2-8) on a : gl (2.2) Alo (2-20) devent : gl q T q ( p ) T (2.22) (2.23) Dan le ca d une almentaton en couant, le vaable de commande ont d, q et gl. e chéma de la commande vectoelle avec une almentaton en couant peut ête ynthété de la façon uvante [6], [7]. * + PI C e p I.F.O.C q T ( T ) d T gl Fgue 2.4 Pncpe de la commande vectoelle en couant 2.4 Commande vectoelle ndecte : Elle conte à utle unquement la poton du flux. Elle élmne le beon d un capteu. algé la mplcté de a me en œuve et a obutee, cette commande péente cetan nconvénent tel que : - Dan cetane confguaton, le couant otent de leu enveloppe. - a omme de to couant n et pa focément nulle, ce qu cée un dééqulbe de couant qu dépend de la bande d hytéé. - a féquence de commutaton et vaable ce qu exge un aménagement patcule dan le contôle de commutaton [4-7].

37 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone 27 a fgue 2.5 llute une epéentaton du chéma bloc de cette méthode. U c * + PI C e I F O C q d P ( ) I * a I * b OND HYST AS I * c I GT Fgue 2.5 Commande vectoelle ndecte d une AS almentée pa un onduleu à hytéé. 2.5 Smulaton du ytème globale : - Almentaton en couant e chéma bloc de mulaton et donné pa la fgue 2.6. Ф ω gl ω ω Ω * Fgue 2.6 Schéma de mulaton de la commande vectoelle ndecte d une AS aocée à un onduleu à hytéé

38 Chapte II : Commande Vectoelle de la achne Aynchone Concluon : Dan ce chapte nou avon abodé la commande vectoelle ndecte pa oentaton du flux otoque de la machne aynchone tphaé aocée à de ouce de tenon ou couant. Cette commande a pem de umonte le poblème de couplage ente le tato et le oto en docant le couant tatoque en deux compoante decte et quadatque. e chox de l almentaton du couant condut aux chéma de commande le plu mple. Pa conte loque la machne et almentée en tenon, le chéma de commande conduent à l utlaton de boucle de couant qu pemettent de pende en compte la dynamque du tato. Pa conéquent une éalaton plu complexe. Nou obtenon de éultat compaable à la commande ndecte en couant avec une légèe dfféence. Pam le avantage de cette commande on peut cte : - Une épone apde du couple. - Une gande plage de vaaton de la vtee. Enfn, nou mplanton le modèle de cette commande dan l envonnement atlab/smulnk au chapte uvant.

39 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone Intoducton : e onduleu de tenon conttuent une foncton ncontounable de l électonque de puance. Il ont péent dan de domane d applcaton le plu vaé, dont le plu connu et an doute celu de la vaaton de vtee de machne à couant altenatf. a fote évoluton de cette foncton et appuyée, d une pat, u le développement de compoant à em-conducteu entèement commandable, puant, obute et apde, et d aute pat, u l utlaton qua-généalée de technque e de modulaton de lageu d mpulon, [7]. Dan ce chapte, nou péenton la modélaton de l onduleu de tenon à deux nveaux avec la tatége de commande nu-tangle, [6] Pncpe de l onduleu de tenon tphaé : onduleu tphaé et conttué d une ouce de tenon contnue et de x nteupteu monté en pont, [3], [4], fgue 3. Q D Q3 D3 Q5 D5 E + a b c Récepteu Tphaé Q4 D4 Q6 D6 Q2 D2 Fgue 3. Stuctue généale de l'onduleu tphaé Chacune de to tenon compoée de ote et fomée d une onde btable penant le valeu +E et -E ma décalée de 2 3 l une pa appot à l aute. Pou obten une tenon altenatve à pat d une tenon contnue, l faut découpe la tenon d entée et l applque tantôt dan un en, tantôt dan l aute en à la chage.

40 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 30 onduleu de tenon almenté pa une ouce de tenon pafate mpoe à a ote. Gâce au jeu d ouvetue et de femetue de nteupteu, une tenon altenatve et fomée d une ucceon de céneaux ectangulae à deux nveaux. a féquence de fonctonnement et fxée pa la commande de nteupteu [5], [6] odulaton de lageu d mpulon : e gandeu de ote de commande analogque ou numéque de l onduleu event à obten le tenon ou couant déé aux bone de la machne. a technque de modulaton de lageu de mpulon I pemet de econttue ce dene à pat d une ouce de tenon contnue pa l ntemédae d un conveteu dect. Celu c éale le laon électque ente la ouce et la chage. e églage et effectué pa le duée d ouvetue et de la femetue de nteupteu et pa le équence de fonctonnement [7]. Dan la majoté de ca, l onde déale et nuoïdale. a I pemet de e appoche du gnal déé et de fae vae la valeu de la fondamentale de la tenon de ote [6]. En généale, elle epoue le hamonque de la tenon de ote ve le féquence le plu élevée, ce qu faclte le fltage [8] Technque de la commande à I : a technque de commande I va ête développée : la commande nu tangle. a modulaton nu tangle effectue la compaaon d un gnal de éféence poteue tangulae. Vef à une odulaton nu - tangle : Pncpe de la technque : a I nu - tangle et éalée pa compaaon de la tenon de la éféence bae féquence à une onde poteue haute féquence de fome tangulae. e ntant de commutaton ont détemné pa le pont d nteecton ente la poteue et la éféence, fgue 3.2.

41 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 3 Réféence (v a ) V p 0 t -V p Poteue 0 t - Intant de commutaton de nteupteu (S a ) Fgue 3.2..I. nu-tangle a féquence de commutaton de nteupteu et fxée pa la poteue. En tphaé, le to éféence nuoïdale ont déphaée de 2 3 à la même féquence f Caactétque de la modulaton : S la éféence et nuoïdale, deux paamète caactéent la commande : l ndce de modulaton (m) et le taux de modulaton (). ndce de modulaton (m) et égal au appot de féquence de la modulaton (poteue) et de la éféence (modulante). Ce appot découle ente un compom, ente une bonne neutalaton de hamonque et un bon endement de l onduleu. Ce dene qu e détéoe au fu et à meue que la féquence de hachage augmente [4]. f p m (3.) f

42 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 32 e taux de modulaton () et égal au appot de l ampltude de la tenon de éféence à la valeu de cête de la poteue. Dan la patque, on aange toujou à avo un taux de modulaton nféeu à l unté, de façon à évte le até de commutaton qu pouont entaîne de dcontnuté de fonctonnement, et en patcule dan le applcaton à vtee vaable où l on fat vae la féquence et la tenon. où : A m (3.2) A p A m A p : Ampltude de la tenon de éféence : Ampltude de la poteue odélaton de l onduleu de tenon à I nu-tangle: a modélaton de l onduleu et fate en uppoant le hypothèe uvante : e nteupteu ont uppoé pafat. a ouce de chaque banche mpoe un couant potf ou négatf non nul. e tenon de ote aux bone de l onduleu à I ont éféencée pa appot au pont fctf «0» de la ote de l onduleu fgue Equaton de la poteue : a poteue et un gnal tangulae caactéé pa deux gandeu qu ont la féquence valeu de cête V p. On défnt l équaton de la poteue dan a péode pa [9] : f p et la t x( t) V p ( 4 ) T p t x2 ( t) V p (3 4 ) Tp T p t 0, 2 Tp t, TP 2 (3.3) Où T p et la péode de la poteue.

43 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone Equaton de tenon tphaée de éféence : a éféence et un gnal nuoïdal d ampltude V et de féquence f. En tphaé, le to tenon nuoïdale de éféence déphaée pa 2 ont donnée pa : 3 v v v a b c V V V n 2f t 2 n2f t 3 2 n2f t 3 (3.4) Tenon de ote de phae de l onduleu : Sachant que dan un égme équlbé v v v 0, nou pouvon éce, fgue 3.3 : an bn cn v v v an bn cn v v v ao bo co v v v on on on (3.5) E/2 Q D Q3 D3 Q5 D5 0 a b c n Chage E/2 QD4 4 Q6 D6 Q2 D2 Fgue 3.3 Onduleu tphaé mplfé.

44 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 34 En faant la omme de équaton du ytème (3.5), on obtent : v an v bn v cn v ao v bo v co 3v on 0 (3.6) D où : Donc : v v ao on v v 3v (3.7) bo co on 3 ( v v v ) (3.8) ao bo co En ubttuant l équaton (3.8) dan le ytème (3.5), l vent alo : v v v an bn cn v v 2 v ao bo co (3.9) e état de nteupteu ( S k ) de l onduleu commandé pa I ont donné pa : v k x( t) S S non S k k (3.0) ( S k, nteupteu femé ; S k nteupteu ouvet, avec k = a, b, c) e tenon de banche «S k» pa : vko peuvent ête expmée en foncton de état de nteupteu vko Sk.E 2 (3.)

45 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 35 En emplaçant l équaton (3.) dan l équaton (3.9), on dédut le tenon de ote de phae de l onduleu comme ut : v v v an bn cn E S S 2 S a b c (3.2) An l équaton (3.2), epéente le modèle mathématque de l onduleu et la fgue 3.4 epéente le modèle ATAB/SIUINK de cet onduleu. S a v ao v a v an S b v bn v b v bo v cn S c v c v co Fgue 3.4 odèle ATAB/ SIUINK de l onduleu à commande I n-ta.

46 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone Pncpe de l onduleu de couant à hytéé : Pou chaque ba de l'onduleu, le nteupteu T et T' (=, 2,3) ont elé, l'un à la ote d'un compaateu à hytéé, l'aute à cette même ote va un nveeu. Où, le changement de gne de la dfféence ente le couant de éféence et le couant meué n'entaîne pa ntantanément le baculement du compaateu à caue de l'effet de l'hytéé, c'et-à-de que le couant meué évolue en augmentant juqu'à ce que Δ ot égal à h (h, la lageu de la bande d'hytéé), le compaateu bacule et l'aute nteupteu ente en conducton à on tou tant que Δ <h. e contôle pa I foce le couant de phae à uve le couant de éféence, l mpoton de couant nuoïdaux à la machne gaantt un couple électomagnétque non fluctuant. 'appoche la plu mple qu éale la compaaon ente le couant de phae meuée et le couant de éféence et llutée pa la fgue 3.5. Ba de onduleu Q D + ef - 0 -h +h Q 4. o D 4 Compaateu à hytéé Fgue 3.5 Pncpe de contôle de couant pa hytéé. e conon de commutaton de to commutateu tatque S (=,3) de l'onduleu ont défne en teme d état logque S coepondant de la façon uvante : S et ef S et ef (3.3) S S et ef Tel que: (=,3): ont le couant de phae tatoque (a,b,c). ef (=,3): ont le couant de éféence u de commande de to ba de l'onduleu.

47 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 37 Δ : et la bande d'hytéé, elle et choe de façon à ne pa dépae la féquence de commutaton admble de em-conducteu contôlé, et à mnme le hamonque de couant a modulaton pa bande à Hytéé : Cette commande et tè adaptée pou le ogane ayant une acton à deux poton, elle conte à change la polaaton de la tenon de ote de l onduleu de telle ote à manten le couant dan une bande centée autou de la éféence. algé a mplcté de me en œuve, a obutee et a bonne dynamque, cette commande péente cetan nconvénent tel que le que de dépaement de la féquence de commutaton maxmale de em conducteu utlé [57]. e chéma de pncpe et donné pa la fgue 3.6 : Bande upéeue BH Bande nféeue BH Couant de éféence ( ef ) Couant meué ( a ) h h +E/2 Q 0 ωt -E/2 Q 4 Fgue 3.6 Onduleu tphaé à hytéé 3.5 Smulaton de l'enemble onduleu à I-moteu aynchone : a machne aynchone et almentée pa un onduleu à I, pou ce fae, nou avon mulé le chéma fonctonnel de la fgue 3.7. a fgue 3.9-a monte le éultat d'un démaage à vde, tand que la fgue 3.9-b monte celu d'une applcaton de chage 0 (N.m).

48 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 38 Almentaton Tphaée V a V b Commande I Snu tangle S a S a Ond 2Nv v an v bn AS Couant Ct Couple Cpl V c S a v cn 2*p*50 ω 30/p Vtee Vt Chage C Fgue 3.7 Schéma bloc d'un moteu aynchone almenté pa un onduleu commandé pa..i nu-tangle. 3.6 Smulaton de l'enemble onduleu à hytéé-moteu aynchone : Couant a b c a commande Pa Hytéé S a S b S c Onduleu à hytéé V an V bn Vcn AS Ct Couple Cpl 2*p*50 ω Vtee Chage C 30/p vt Fgue 3.8 Schéma bloc d'un moteu aynchone almenté pa un onduleu commande pa couant

49 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone Réultat de mulaton : Démaage à vde Démaage en chage (0 N.m) Vtee (t/mn) Vtee (t/mn) Couple Cem (N.m) Couple Cem (N.m) Couant a (A) Couant a (A) Temp () Temp () Temp () Temp () Temp () Temp () (a) (b) Fgue 3-9 Démaage du moteu aynchone almenté pa un onduleu de tenon commandé pa..i nu-tangle

50 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone 40 Démaage à vde Démaage en chage (0 N.m) Vtee (t/mn) Vtee (t/mn) Couple Cem (N.m) Couple Cem (N.m) Couant a (A) Couant a (A) Temp () Temp () Temp () Temp () Temp () Temp () Fgue 3-0 Démaage du moteu aynchone almenté pa un onduleu de tenon commandé pa couant

51 Chapte III : odélaton et mulaton de l aocaton onduleu-machne aynchone Intepétaton de éultat : e gnaux de commande de nteupteu de l'onduleu de tenon ont à bae d'mpulon de lageu vaable. a tenon de phae de ote de l'onduleu et fomée de plueu céneaux. Démaage à vde e couple électomagnétque et fotement ocllatoe et devent peque nul en égme établ. e couant de démaage attent de valeu égale appoxmatvement à 5 fo de a valeu nomnale avant de even à a valeu. e moteu toune à a vtee de ynchonme puque la chage et nulle. Démaage en chage o du démaage en chage de 0(N.m), le couple électomagnétque tend ve la valeu du couple de chage en égme établ et l'ampltude du couant ve une valeu coepondante au couant nomnal. En emaque également que la vtee a chuté compaatvement à la vtee de ynchonme à caue de l'applcaton de la chage. 3.9 Concluon : Ce chapte nou a pem de péente l'onduleu à..i nu-tangle qu aue l'almentaton du moteu aynchone an que l onduleu à hytéé. On a péenté au le éultat de mulaton de l'enemble moteu-onduleu pou meux vo le compotement du moteu aynchone face à l'almentaton de l'onduleu.

52 Chapte IV: Etmaton de la vtee otoque pa RAS Intoducton : e applcaton ndutelle modene utlant le vaateu aynchone de vtee exgeant de haute pefomance dynamque et tatque ont baée u le technque d oentaton et/ou du contôle du flux de la AS [5]. Cela et donc cononné pa une pafate connaance de la poton et du module du flux et/ou de la vtee de la machne. Cette connaance peut paven du etou de l nfomaton ecuelle pa de capteu électque (couant, tenon, flux) ou mécanque (vtee de otaton, poton angulae) qu ont de élément coûteux et fagle demandant pafo un tatement pécfque, la uppeon du capteu mécanque de vtee peut péente un ntéêt économque et améloe la ûeté de fonctonnement. Toutefo, la commande an capteu de vtee dot avo de pefomance qu ne écatent pa top de celle d un capteu phyque. De nombeue dée ont été applquée en vue de éoude ce poblème. une de pemèe technque utlée pou etme la vtee et baée u la meue de valeu ntantanée de (tenon, couant) de la machne à nducton. e technque d'etmaton de vtee du moteu d'nducton popoée dan la lttéatue [22], [6] peuvent généalement ête clafée comme ut : Calcul de glage ; Synthèe decte de équaton d'état ; odèle en éféence adaptatf de Sytème (RAS) ; Obevateu baé u le technque de l ntellgence atfcelle; Flte de Kalman (EKF) et l obevateu adaptatf de flux de vtee (obevateu de uenbege); Obevaton baée u l analye de Hamonque ; Injecton de gnal auxlae u le oto allant ; Dan ce chapte, on dcutea bèvement le dfféente technque d adaptaton et plu patculèement la méthode RAS baée u le flux otoque.