Etude des différentes stratégies de commande de la Machine Asynchrone

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1 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Plan du cou Coand cala Pncp Alntaton n tnon Alntaton n couant Coand vctoll Pncp Alntaton n couant Alntaton n tnon Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

2 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a coand cala Pncp Dan la achn aynchon l chap tato t oto tnt ynchoné du fat qu, pa nducton, la féqunc d couant otoqu va autoatqunt avc la vt du oto pou copn ctt vaaton. chap otoqu t obl pa appot au oto à la pulaton l, contant au ca d achn ynchon où la féqunc du couant d'xctaton t contant t null qull qu ot la vt du oto t où, pa conéqunc, l chap otoqu t fx pa appot à clu-c. Dan l achn aynchon l n'y a donc pa d qu d décochag pa coupl oyn nul a ulnt d blocag pa coupl étant xcf, upéu au coupl axal, qu povoqu un aêt t un fonctonnnt n cout-ccut puqu'l n'y a plu d f... d otaton pou 'oppo à la tnon tatoqu. achn aynchon péntnt d ntablté n ég tanto. C't l ca lo d'un alntaton dct n tnon loqu l flt d'nté pént d valu d'nductanc t d capacté élvé. C't au l ca lo d'un alntaton dct n couant avc féqunc tatoqu poé. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

3 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Co pou la achn ynchon on utl donc dux od d coand d achn aynchon, ot un coand dct avc églag d la féqunc tatoqu t d la tnon tatoqu V ou du couant tatoqu I, ot un coand avc autoplotag qu avt la féqunc tatoqu t V ou I à la vt d otaton n éalant l à l'ad d'un captu d vt. Pa xtnon on pal d'autoplotag d c achn. a pulaton l dvnt alo la vaabl d'nté. contôl du coupl pa pa la aît d l état agnétqu d la achn c t à d du flux t d la pulaton otoqu ot l. coand qu aunt un égulaton du odul du flux t l autoplotag d la achn ont applé coand cala. Cll qu aunt un égulaton du flux n odul t n pha (donc n ég tanto) t l autoplotag d la achn ont applé coand vctoll. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 3

4 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Rappl u l copotnt d la achn n ég pannt Poon Au oto Flux tato X X R I j d X q ψ j I l I I j D où I l R l R Coupl p ( ) p I( I. I *) d q l d q I I ψ j l R jl R j R j l l I I D laton pécédant, on n dédut p ψ R l l R Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 4

5 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 5 3 l l ff R R p Sot X x x q d ˆ 3 ca a valu du coupl t fxé pa l t pa l odul du flux. En fonctonnant au flux nonal, pou un coupl donné, on put détn l glnt donnant l coupl axal pou lqul la éactanc d fut t la étanc otoqu ont égal : ff p 3 ax pou l R ax ( ) l α S l glnt t fabl : l pt donc d égl l coupl.

6 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 6 En ég pannt t dan un pè lé au tato : I j I j I R V D où l l l I R R j R R R j R V On n dédut : * l l l R R R R R R V Copt tnu d dpotf utlé, dux od d coand ont pobl : un coand pa contôl d la féqunc tatoqu t du couant ou d la tnon tatoqu, un coand avc autoplotag t contôl d la pulaton d couant otoqu w l. Ctt laton t à la ba d lo d coand pttant un contôl du odul du flux.

7 Alntaton n tnon Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a lo d coand pécédant pt d antn l flux contant. Ma ll t top coplx pou êt xploté an oyn d calcul puant. Ell dot êt plfé. S la pulaton otoqu t tè fabl, alo : S, d plu, R t néglgabl, alo : V V * R * c qu caacté un lo n V /f ct. S la féqunc tatoqu dnu, l éactanc d fut décont. Pa cont l étanc dunt à pu pè contant. t R I n t pa néglgabl. Un égulaton n V /f conduat à d fot vaaton d flux. pt tatoqu dovnt êt copné pa un augntaton d tnon v pa appot à *.. C lo plfé n uffnt donc pa à égul l flux pou l fabl valu d t l fot glnt. On ajout ouvnt un t coctf pou pnd n copt la pulaton otoqu : Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 7

8 V ψ * ( kl ) avc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon k Pou aélo l copotnt à ba féqunc, on put utl : R R V R ψ * ( k l ) avc k R R lo pécédnt aunt un antn du flux, juqu à la vt nonal. Au-dlà la tnon n put plu évolu. Ell t antnu égal à V ax V n. Condéon l dffént typ d fonctonnnt loqu V t antnu contant. S l couant t égulé (t donc l glnt t vaabl) : ct t I ct S la pulaton l t donné t uffant fabl (l glnt t nécant lté dan c od d fonctonnnt) : ct ct I ct Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 8

9 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon En généal c to od opéato ont uccvnt utlé. Juqu à la féqunc nonal ( n ), la lo d coand au un fonctonnnt à flux contant t donc, pou un pulaton otoqu donné, à coupl contant. Au-dlà d ctt féqunc, la coand cout u l od à puanc contant pu à pat d c. n (avc c n généal cop nt.5 t.5) u clu à ct. C dn od d fonctonnnt copond à clu d un achn à couant contnu à xctaton é V n V 3 V/f ct Copn aton d pt tatoqu n P ct Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc ct c. n 9

10 Coand cala avc contôl d la féqunc tatoqu a achn aynchon, néctant un abopton d puanc éactv, t alnté pa un ondulu à coutaton focé. dpotf d coand fx la féqunc à pat d l u d vt t la tnon à pat d un lo n V/f. Un cond boucl ntn au la ltaton d couant. ondulu put ffctu à la fo l églag d féqunc t d tnon. Dan c ca, l du t un pont d dod. Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon A B C Rdu Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc V V C I C Ω b - - Ω f I d C U d I d U tu d couant Ondulu Coand cala Contôl d vt MAS Ω

11 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Coand cala avc contôl d la féqunc otoqu Rd u I d Ondulu a vaaton d vt t obtnu pa un vaaton d l dctnt lé au coupl. égulatu C Ω élabo l à pat d l u d vt. a féqunc tatoqu t obtnu pa la lo d autoplotag. Son églag t confé à l ondulu. autoplotag néct un u péc d la vt. a tnon t donné pa un lo n V/f. A B C U d V V b Coand cala Contôl d vt C U l C Ω - p MAS Ω Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Ω f

12 Alntaton n couant Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Un étud d pôl d tanttanc lant la vt au couant tatoqu t au coupl étant t n évdnc un zon d ntablté d fonctonnnt (pou l féqunc otoqu élvé) lo d un contôl dct d la féqunc tatoqu. contôl avc autoplotag t donc ndpnabl n boucl ouvt. Rapllon I ψ * l R l R avc * l flux déé. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

13 D aut vaant xtnt. San captu d vt Avc un contôl du flux otoqu... Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon A B C Rdu I d Coutatu d couant à dod d'olnt MAS C I I* - I* c Ic l p Ω l C Ω - Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Ω f 3

14 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a coand vctoll But : Obtn un contôl ndépndant du coupl t d l état agnétqu d la achn n ég tanto. Sla au contôl d un achn à couant contnu à xctaton épaé. kψ f I a k' I avc : f flux poé pa l couant d xctaton I f (ndépndant d I a la éacton d ndut t néglgabl), I a couant ndut. a I f On dé podu l ê caactétqu tatqu t dynaqu avc l achn à couant altnatf. k d q k' d q Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc I a MCC Coupl 4 If Flux

15 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a coand pa ontaton d flux cont à égl l flux pa un copoant du couant t l coupl pa l aut copoant. Pou cla, l faut cho un ytè d ax d,q t un lo d coand auant l découplag du coupl t du flux. d Congn Rél d Congn Rél t t q q Rél Congn Rél t Congn Rél t Rél Congn t t Couplag avc un coand vctoll Couplag avc un coand cala Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 5

16 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Applcaton acton élctqu Mn l ondulaton d coupl (pou dnu l vbaton), Foun un coupl d appl potant (pou l déaag du tan), Au un contôl apd du coupl n ca d pt d adhénc, Auto un p d l ondulu avc un achn déjà agnété [BAVARD 93]. Robotqu Dynaqu élvé, Foun un coupl d antn à vt null : potonnnt, Ptt un avnt d poton an dépant pou l achn outl. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 6

17 Pncp Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Dan l ca d l utlaton d pè lé au chap tounant, la achn t odélé pa : v v v v d q d q R R R d q R d q d d d q d q l l d q D c équaton, on put n dédu la odélaton d achn alnté n couant t n tnon vu dan l chapt u la odélaton d achn. d q coupl t donné pa : p p ( ) ( ) d q q d d q q d Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 7

18 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Plaçon dan c pè dq lé au chap tounant. S l flux otoqu t onté u l ax d ( d t q ) d un pè lé au chap tounant, (dθ/ ) alo l coupl dvnt : ( ) p q Et l évoluton du flux t donné pa : d d (On utl vd ) avc contant d tp otoqu. couant d fx l flux t l couant q, l coupl. On touv l copotnt d un achn à couant contnu. a laon du pè d,q avc l chap tounant t aué pa l autoplotag d la achn : ( l pω) Avc : l Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc q b q b Vb Vc c Vb Vc c (On utl vd ) Va Va d l a 8 a

19 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a copoant dct du flux otoqu t détné à pat d la vt d otaton du otu. - Ω Ω Ω n n Déagnétaton a égulaton d flux put êt ot dct ot ndct. contôl dct : flux t égulé pa un cont-éacton. Il dot donc êt ué (ant) ou té. a pulaton tatoqu t dctnt évalué à pat d la poton du flux dan l pè lé au tato. contôl ndct : l flux n t n ué n contut. Il t fxé n boucl ouvt. tnon ou l couant auant l ontaton du flux t l découplag ont évalué à pat d un odèl d la achn n ég tanto. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 9

20 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon chox d vaabl d coand, du pè t du flux (otoqu, tatoqu ou d ntf) fx : l coffcnt dépndant du tp (pulaton, l ou ) dan la atc d état décvant la achn t on alntaton, l paaèt ucptbl d va avc la tpéatu, la féqunc ou la atuaton dan l lo d coand obtnu à pat d l xplotaton du odèl d la achn... Il éult au du typ d alntaton tnu t d poblté d u ou d taton. a ynthè d un coand vctoll déoul n pluu pha : cho la achn t on alntaton (ouc t convtu), cho la natu d congn, détn l pè d,q t la natu d l ontaton, Flux otoqu : d t q, ou Flux tatoqu : d t q, ou Flux d ntf : dg g t qg. n dédu l vaabl d coand adapté au typ d alntaton, un odèl d état d la achn faant appaaît la vaabl ntvnant dan l ontaton, détn, à pat du odèl d état, la lo d coand auant l découplag du flux t du coupl t l autoplotag éalant l ontaton du pè. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

21 Chox du pè pè put êt : lé au tato lé au oto lé au chap tounant Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon dθ dθ dθ dθ t Nou tndon ctt dnè oluton l dθ t dθ t l l Pou ag u l gandu éll, l faut opé un changnt d éféntl c t-à-d la tanfoaton nv d Pak t d Clak. D ê à pat d gandu a pou l taton ou l contôl, l convnt pou pa dan c pè, d opé l tanfoaton αβ dq abc αβ > Un coand vctoll copnda ouvnt ctt doubl tanfoaton. pè lé au tato t au utlé pou l taton d flux dan l coand dct. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

22 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Coand vctoll pou un achn alnté n couant Pou un achn alnté n couant, d t q péntnt l vaabl d coand. Coand ndct Dan un pè dq lé au chap tounant d d d lq ot d d d On put alo évalu l couant d néca pou cé l flux t l couant q pou podu l coupl. a pulaton d glnt t obtnu à pat d l équaton : d q q l d q ot l En coplétant avc la lo d autoplotag l pω on détn coplètnt l plotag vctol. q Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc

23 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon a copoant dct du flux otoqu t détné à pat d la vt d otaton du otu. - Ω Ω Ω n n On touv la tatég utlé pou l achn à couant contnu. On déagnét la Mcc pou pa n uvt. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 3

24 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon MAS MI a b c * Ω - K K p Régulatu * p q anfoaton α,β a,b,c α β anfoaton Contôl du flux * o ( ) d d,q α,β θ l p Ω (ué) Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 4

25 Coand dct Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Y Etatu Ι a Ι b Ι c w l MAS MI * * * c * Ω - K K p Régulatu Contôl du flux * - Y - p Y K K p Régulatu a b p * q d * l * α anfoaton a,b,c α,β α β anfoaton α,β d,q θ Etatu d poton β Ω (ué) Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 5

26 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Etaton du flux Ontaton du pè d d d q d q d q l l q d q θ actan β β α d β θ α α Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 6

27 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 7 Pou un achn alnté n tnon,v d t v q péntnt l vaabl d coand. Coand vctoll pou un achn alnté n couant Rpnon l odèl : BU AX dx avc l l A B t q d q d X q d v v U

28 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Ecvon l ontaton du flux otoqu ( d t q ). v d nflu u d t q. v q nflu u d t q. v q R * q * d * * d dd vd R R d dq q d R R l * l y a couplag l faut donc défn un lo d découplag n ntoduant d nouvll vaabl d coand (vo fn du cou). q Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 8

29 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon MAS I a I b I c Va V b V c Coand pa hytéé anfo aton a,b,c d,q θ anfoaton a,b,c d,q θ θ V a * V* b V c * anfoaton d,q a,b,c V * V* q d d q V d tatu V q ou l V q Découplag V d K K p Régulatu coupl K K p Régulatu flux - - * * Contôl du flux Ω Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 9

30 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Découplag Intoducton Sot un achn aynchon alnté n tnon autoploté avc Φ q. En défnant l couant agnétant : Φ M dan l pè lé au flux otoqu, la achn t déct pa l équaton uvant : d d d d q d vd Rd q ( ) vq Rq d ( ) d d Φ d M d d q q M C qu condut aux foncton d tanft uvant : d d ( ) v ( ) ( ) d q ( ) R q ( ) v ( ) ( ) q d ( ) R Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 3

31 D où d q ( ) G ( ) G ( ) ( ) Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon [ G3( ) vd( ) G5( ) q( ) ] [ G ( ) v ( ) G ( ) ( ) ] Découplag pa copnaton 4 q 6 d C équaton ontnt l couplag nt l acton d v d t v q t d non lnéaté du à la pénc d la pulaton otoqu dan l foncton d tanft. Dan ct xpl, l gandu d'nté v d t v q puvnt êt pctvnt condéé co d ptubaton pou l couant q t d. C acton ont uabl (ll potnt u d couant tatoqu). Ell puvnt êt copné pa l'ntoducton d foncton d tanft : G G 5 7 t G3 G 8 G G 6 4 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 3

32 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Ud - Vd G3() G() Id G7() G5() G8() G6() Uq Vq G4() - G() Iq Découplag Pocu Dan c conon, l pocu découplé pént l foncton d tanft lnéa à coffcnt contant: avc d ( ) W( ) ud( )tq( ) W ( ) uq( ) W ( ) G ( ) G3( )tw( ) G( ). G4( ) Ma un auva copnaton povoqué pa l'évoluton d paaèt d la achn, put ngnd un ntablté. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 3

33 Découplag pa tou d'état Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Sot un péntaton d'état du pocu : [ X ] [ A][ X ] [ B][ V ] d avc : [X] : vctu d'état du ytè d'od n [A] : atc d'état du ytè [B] : atc d coand [V] : vctu d coand vctu d ot t donné pa la atc d'obvaton [C] : [Y] [C][X] S l vctu d'état t uabl ou évntullnt obvabl ( utlaton d'un contuctu d'état ), nou défnon l tou d'état : [V] [K][X] [][U] [U] t l nouvau vctu d'nté. nouvau ytè a pou équaton d'état : [ X ] [ A] [ B][ K ]][ X ] [ B][ ] ][ U ] d Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 33

34 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 34 a nouvll dynaqu t fxé pa l chox d atc [K] t []. En fxant : [A][B][K] t [B][]I, nou obtnon l ytè découplé : [ ] [ ] U X d a atc [B] dot êt caé t non ngulè. Applcaton du découplag pa tou d état à la MAS: Sot un achn aynchon alnté n tnon autoploté avc Φ q. Ell t déct pa l'équaton d'état : q d q d q d v v R R d

35 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 35 atc d découplag ont pou xpon : [ ] [ ] q d v v R R K t ) ( ) ( ytè t alo pénté pa : q d q d u u d

36 Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon 36 odèl d la achn aynchon put êt tanfoé n : BU AX dx avc l l A B q d q d X q d v v U Applcaton du découplag pa copnaton à la MAS

37 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon S l flux otoqu t onté u l ax d ( d t q ) d un pè lé au chap tounant : v v dd d R R d d q R q q d R R q * * v d nflu u d t q. v q nflu u d t q. d l * * * q d On put défn un lo d découplag n ntoduant d nouvll vaabl d coand. Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 37

38 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon v v d f d d f d avc v v q q f * q R φ fq d φ * q q d q v M v d q avc M R R Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 38

39 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon MAS K p Coand pa hytéé V a * V* b V c * anfoa ton θ q d,q a,b,c f V* V* d d q q R ou * V d K Ré gulatu flux - * V q K K p Régulatu coupl - d - - a nfoaton a,b,c q I a I b I c d,q d q f q ou * θ V d V a V b V c anfoa ton a,b,c d,q tatu V q θ ou l Applcaton : Autootc Z 5 (5kV ou 5Hz ou,5kv contnu) GV Euota (5 khz à 5Hz pou la Fanc t ou l tunnl, 3V contnu n Blgqu, 75V contnu n Anglt) ocootv BB 36 (doubl utlaton voyagu achand 5kV ou 5Hz ou,5kv contnu) Contôl du flux Ω * Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 39

40 Etud d dffént tatég d coand d la Machn Aynchon Fn du chapît Entaînnt à vt vaabl - dué 4h - G. Clc 4