UNIVERSITE MOHAMED KHIDER DE BISKRA FACULTE DES SCIENCES ET SCIENCES DE L'INGENIEUR DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE. Mémoire

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1 N od :.. Sé :... Républqu Algénn Démocatqu t popula Mntè d l'engnmnt upéu t d la Rchch cntfqu UNIVERSITE MOHAMED HIDER DE BISRA FACULTE DES SCIENCES ET SCIENCES DE L'INGENIEUR DEPARTEMENT D'ELECTROTECHNIQUE Mémo Pénté pou obtn l dplôm d Magt n Elctotchnqu OPTION: Elctcté ndutll THEME Utlaton du contôl dct du flux tatoqu t du flt d alman n vu du contôl dct du coupl d'un motu aynchon Pa: Boufath MESSAOUDI Soutnu l 3//27 Dvant l Juy Sou Mohamd MIMOUNE Pof. Pédnt Unvté d Bka Abdlhamd BENACHA M.C. Rappotu Unvté d Bka Mohammd ADJOUDJ M.C. Examnatu Unvté d Batna Amma GOLEA M.C. Examnatu Unvté d Bka Anné unvta 27/28

2 Rmcmnt Bka. C mémo a été pépaé au n du dépatmnt d élctotchnqu d l unvté d J tn tout d abod à témogn ma connaanc à tout ponn ayant adé d pè ou d lon à l aboutmnt d c taval. M mcmnt vont à monu Abdlhamd BENACHA, Maît d Confénc à l Unvté d Bka t pédnt du comté cntfqu du dépatmnt d élctotchnqu, pou avo dgé c taval, pou on ad, conl pécux, ncouagmnt ncant duant la éalaton d c taval. M mcmnt ncè vont au à monu Azk MENACER, Maît Atant Chagé d Cou au dépatmnt d élctotchnqu d l Unvté d Bka, pou on mpotant patcpaton dan l élaboaton d c taval. J tn à mc égalmnt : Monu Sou Mohamd MIMOUNE, pofu d l unvté d Bka, qu m fat l'honnu d péd l juy du pént mémo, Mu Mohammd ADJOUDJ t Amma GOLEA d avo accpté d jug c taval, n tant qu mmb du Juy.

3 Dédcac A l âm d ma Mè A m Sœu, m Fè t m poch, A tou cux qu m ont nou d lu avo, II

4 Réumé Réumé : L taval éalé, dan l cad d c mémo, pént un étud détallé d dux tuctu d command mpotant qu ont la command vctoll, baé u l'ontaton du flux otoqu t qu état juqu'alo tè lagmnt épandu dan l ctu ndutl, t la command dct du coupl DTC qu pént comm un altnatv à la command vctoll. La command dct du coupl t an dout un oluton tè pomttu aux poblèm d obut t d dynamqu nconté dan l contôl vctol à flux otoqu onté. L chch n cou ont onté v l'améloaton d pfomanc d ctt tchnqu dont l pncpaux poblèm ont l'évoluton d la féqunc d commutaton, l ondulaton u l coupl, u l flux t u l couant. Pou cla, not taval 'atcul autou d pont uvant : améloaton d pfomanc d la DTC claqu pa l'utlaton d to appoch : l décalag zonal, l changmnt d la tabl d vété pa l'utlaton d'un tabl modfé t d un tabl à 2 ctu, élaboaton d'un command dct du coupl an captu pa l'utlaton du flt d alman étndu à la vt mécanqu d otaton. L éultat d mulaton montnt qu c flt pént un obut ntéant v-à-v d vaaton d la chag t du but. On a obvé d maquabl améloaton. Mot clé : Machn aynchon, Command vctoll, DTC, Flt d alman, vt d otaton. Abtact: In th mmoy, w pnt a dtald tudy of two gnfcant tuctu of contol whch a th vctoal contol, bad on th ontaton of th oto flux and whch wa vy lagly wdpad n th ndutal cto, and th dct toqu contol (DTC) whch pntd a an altnatv to th vctoal contol. Th dct toqu contol undoubtdly a vy pomng oluton to poblm of obutn and dynamc mt n vctoal contol wth dctd oto flux. Rach n pog dctd towad th mpovmnt of th pfomanc of th tchnqu who pncpal poblm a th voluton of th commutaton fquncy, th undulaton on th toqu, flux and th cunt. Fo that, ou wok atculatd aound th followng pont: mpovmnt of th tadtonal DTC pfomanc by th u of th appoach : th zonal hft, chang of th tuth tabl by th u of a modfd tabl and a tabl wth 2 cto, dvlopmnt of a dct toqu contol wthout no by th u of th xtndd alman flt at th otatonal mchancal pd. Rult of mulaton how that th flt pnt an nttng obutn to vaaton chag and no. Rmakabl mpovmnt w obvd.

5 Réumé y wod: Aynchonou machn, vctoal contol, DTC, alman Flt of, pd. ةة ةةةةةةة: نننننننننننننننننننننننننننن ننن ننننننننن ن نن ننننننننننن نننن نننننننننننننننن ننننننننننننننننننننننننننننننننننننن ننن ن نننن ن ننننن نننننننننننننن نننننننننننننننننن ننننننن ننننننننننن نننننننننن ن:. FOC ننننن ن نن DTCننننن ن ننننن ننننننننننننننن ننننن نننننننننننننننن نننننن نننننننننننن ننننننننن ننن ننننننننننن ن ننننننننننننننن نننن ننننن نننننننننننننن نن ن ننن ننن نننن ننننننننننننن ننننننننننننننن نننن ننن نننننننن نن نننن نننن نن ن: ننننن نن ننننن ننننننننننننننننن ننن:نننننننننننن ن نننننن نننننن نننن نن نننننن نننننن نننننننننن 2 ننن. ننننن ننننن ننننننن ننن نننننن almanنننننننننننننننننن نن.ن نننننن ننن نننننننن نننن ننننننننن ننننن نننننننن نن ن ننن ننن ننن ن. ةة ة:نننننننننننن نننننننن FOCنن ننننن ننDTCن نن almanن ننننننننن.

6 Somma Somma Rmcmnt I Dédcac... II Réumé. III Somma. V Notaton t ymbol... IX Intoducton généal... Chapt : L état d at d la DTC Intoducton Tchnqu d la DTC nuonal applqué au motu aynchon 4.. Nuon foml Réaux d nuon atfcl Bf htoqu Applcaton a la command pa DTC du motu aynchon Tchnqu d la logqu flou Bf htoqu d la logqu flou Pncp d la logqu flou..2.3 Etmatu flou d la étanc tatoqu..2.4 Applcaton d l tmatu flou a la command DTC du motu aynchon 2.3 Tchnqu d la DTC- SVM Rmaqu u la DTC-SVM. 3 Concluon. 3 Chapt I : Modélaton t command vctoll d la machn aynchon Intoducton... 4 I. Modélaton d la machn aynchon... 4 I.. Péntaton d machn 4 I..2 L hypothè mplfcatc 4 I..3 Equaton d tnon 5 I..4 Modélaton dan l pè d Pak..7 I..5 Applcaton d la théo d phau.. 8 I..5. Changmnt d éféntl d la gandu vctoll. 2 I..5.2 Modèl vctoll d la machn aynchon 2

7 Somma I Réducton d la matc d nductanc 2 I Equaton d tnon dan l modèl vctol I..6 Expon du coupl élctomagnétqu. 23 I..7 Rpéntaton du modèl vctol d la MAS dan l pè lé au tato. 24 I.2 Modélaton d l'ondulu d tnon.. 25 I.3 Command vctoll d la machn aynchon I.3. Généalté I.3.2 Pncp d la command pa ontaton du flux otoqu (CV-OFR) I.3.3 Sytèm global d la command vctoll à flux otoqu onté(cv-ofr) I.3.4 Command pa hytéé d'un MAS almnté n couant. 3 I.3.4. Pncp d contôl pa hytéé. 3 I Schéma bloc d la machn aynchon almnté n couant.. 3 I.4 Réultat d mulaton 32 I.4. Réultat d mulaton d la command vctoll ndct.. 32 I.4.2 Robut v-à-v d vaaton paamétqu.. 34 I.5 Ctqu d la command vctoll.. 35 Concluon 35 Chapt II : command dct d coupl d'un machn aynchon Intoducton. 36 II. Pncp du contôl d coupl II.. L'acton u l flux tatoqu. 37 II..2 L'acton u l coupl. 38 II.2 Dcpton d la tuctu d contôl. 39 II.2. Sélcton du vctu d tnon V.. 39 II.2.2 Etmaton du flux tatoqu. 4 II.2.3 Etmaton du coupl élctomagnétqu II.2.4 Elaboaton du vctu d command.. 42 II.2.4. L coctu d flux 42 II L coctu d coupl 43 II L coctu à to nvaux.. 44 II L coctu à dux nvaux.. 44 II.2.5 Tabl d vété t chéma d'mplantaton d la DTC. 45 II.3 Smulaton 47 I

8 Somma II.4 Smulaton compaé DTC t FOC n couant.. 49 II.4. Réultat d mulaton FOC t DTC avc boucl d vt 49 II.4.2 Réultat d mulaton FOC t DTC an boucl d vt. 52 II.5 Dcuon.. 55 Concluon.. 55 Chapt III : Améloaton d la command dct du coupl Intoducton. 56 III. Efft du tm étf u l pfomanc d la DTC. 56 III.. Phénomèn d'ondulaton du flux tatoqu 56 III..2 Cocton d ondulaton du flux III..3 Réultat d mulaton. 6 III.2 Améloaton d la command d DTC pa changmnt d tabl d vété 63 III.2. La command d DTC modf.. 63 III.2.. Réultat d mulaton.. 65 III.2.2 La command DTC avc tabl à 2 vctu 67 III.2.2. Réultat d mulaton.. 7 Concluon Chapt IV : Command dct d coupl an captu mécanqu du motu aynchon Intoducton 73 IV. pncp généal d'un obvatu.. 74 IV.2 But 75 IV.2. But d mu. 75 IV.2.2 But d'état IV.3 Flt d alman.. 76 IV.3. Pncp 76 IV.3.2 Elaboaton du flt d alman.. 76 IV.3.2. Modèl tochatqu.. 76 IV Flt d alman tandad. 79 IV Flt d alman étndu... 8 IV Applcaton d flt d alman étndu au MAS.. 8

9 Somma IV.3.3 Chox d matc Q t R. 83 IV.4 Command dct d coupl (DTC) an captu d vt d'un MAS utlant l flt d alman étndu 84 IV.4. Réultat d mulaton IV.4.. Démaag à vd avc ntoducton d'un coupl d chag.. 85 IV.4..2 Invon d n d otaton 88 IV.4..3 Compaaon au nvau d égulaton d vt..9 IV.4..4 Etmaton pou l fabl vt. 9 IV.4..5 Injcton d but d mu dan l couant tatoqu.. 9 Concluon 92 Concluon généal 93 Annx Bblogaph. 98

10 Notaton t ymbol Notaton t ymbol MAS Motu Aynchon ou machn Aynchon FOC Fld Ontd Cont ol (Command à Flux Onté) DTC Dct Toqu Contol (Command Dct du coupl) MLI Modulaton d Lagu d'mpulon CV Command vctoll PI Popotonnl Intégal, Indc tato t oto, pctvmnt d, q Indc pou l compoa nt d Pak dct t n quadatqu, pctvmnt t Tmp [] V Tnon [V] Couant [A] Φ Flux [Wb] Ω Vt d otaton mécanqu [d/] W W C C P S abc L L M R R f Pulaton otoqu [d/] Pulaton tatoqu [d/] Coupl élctomagnétqu [Nm] Coupl d chag [Nm] Puanc élctqu Gandu boolénn d command d ba d l'ondulu Inductanc pop cyclqu tatoqu Inductanc pop cyclqu otoqu Inductanc mutull nt tato t oto Rétanc otoqu Rétanc tatoqu Coffcnt d fottmnt vquux [Nm./d] J Momnt d'nt d l'ntaînmnt [kg.m 2 ] P Nomb d pa d pôl T T Contant d tmp otoqu Contant d tmp tatoqu

11 Notaton t ymbol T σ Péod d'échantllonnag [] Coffcnt d dpon total d Blondl A, B, C Matc d'état, d command t d'obvaton w But d'état v But d mu x Vctu d'état y Vctu d'o bvaton Q Matc d covaanc d but d mu E Epéanc mathématqu [T] Matc d tanfomaton d Pak U Tnon d l'étag contnu d l'ondulu

12 Intoducton généal L éng éolnn t un ouc d éng utlé dpu d ècl. En plu d on xplotaton n m pou fa avanc l bataux, c typ d éng a été xploté u t duant au mon l 3 dnè anné [Ch 28] [Ack 22 a]. En fft, d mouln à vnt à ax vtcal étant déjà utlé dan l haut t afghan (7 ècl A.C) pou moud du gan. An, dan un pm tmp, l éng cnétqu du vnt état unqumnt tanfomé n éng mécanqu. [Cam 23]. La pmè poducton d l'éng élctqu à pat d la vt du vnt a été fat n 887 pa Chal Buh. Ctt poducton t baé u un généatc à couant contnu d puanc 2 kw pou chag l batt. La machn d'nducton a été utlé la pmè fo n 95 dan la poducton d l éng éolnn [Sot ]. A la ut d la fabcaton du pm aéogénéatu, l ngénu dano améloènt ctt tchnolog duant l è t 2 èm gu mondal pou fa fac à la pénu d éng élctqu. Malgé ctan uccè tchnologqu obtnu à ctt époqu, l ntéêt pou l xplotaton d l éng éolnn à gand échll déclna à la fn d la 2 èm gu mondal. C t pncpalmnt la c pétolè d 974 qu a lancé l étud t l xpénc u l éolnn [Mul 22 a]. Aujoud hu, ctt flè d éng à connaît un dévloppmnt apd u l plan tchnqu t économqu. La capacté d ctt dan l mond t tmé êt plu d 6 GW [Ch 28]. L coût d l éng éolnn t n ba contant dpu pluu anné. C px dépnd d nombux factu t t, pa conéqunt, dffént d un pay à l aut. Malgé tout, on put d qu l coût d ctt éng t améloé c dnè anné [Cam 23]. Actullmnt l aéogénéatu podunt nvon,4 % d l élctcté mondal lon l t, put êt plu, ma l taux d coanc t élvé t 2,5 % d l éng élctqu pouant êt d ogn éolnn v 2 [Mul 22] t % v 22 [Mul 22 a]. La coanc d l éng éolnn t évdmmnt lé aux avantag d l utlaton d c typ d éng. L avantag pncpal d ytèm éoln t l fat qu l éng pma t gatut. L éng éolnn t un éng qu pct l nvonnmnt. L éng éolnn t un éng nouvlabl. C t un ouc d éng local. C t l éng la mon chè d tout l éng nouvlabl [Av 999].

13 Intoducton généal Ctt ouc d éng a égalmnt d déavantag qu l faut pnd n compt [Cam 23]: l mpact vul, l but, l mpact u l oaux. L ytèm étudé c t conttué d un aéogénéatu tpal, à ax hozontal, conncté au éau pa un machn aynchon à doubl almntaton (MADA). Ctt machn t donc un généatu à nducton à oto bobné. L noulmnt du tato ont conncté dctmnt au éau tphaé, alo qu l noulmnt du oto ont lé à d convtu d puanc AC-AC bdctonnl n couant. On put éum not taval à to objctf à attnd : La éducton du coût d l aéogénéatu: Avc d éolnn à vt vaabl conncté au éau à tav un ul vo pa d convtu d puanc, l nconvénnt pncpal t l ucoût ntodut pa l ncopoaton d convtu. C coût dépnd d la tall d convtu d féqunc an qu d lu ytèm d fodmnt. L utlaton d machn aynchon à oto bobné pmt d mnm c factu ca la plu gand pat d la puanc t dctmnt dtbué au éau pa l tato t autu d 25% d la puanc total pa pa l convtu d puanc à tav l oto [Iov 23]. L convtu ont dmnonné pou fa tant la puanc otoqu qu pént 2 à 3 % d la puanc nomnal, c qu pént un ntéêt économqu pa la mnmaton d pt t l coût [Abd 23 a] t pa conéqunc la mnmaton du coût d c typ d éng. Maxmaton du ndmnt éngétqu : C factu t dctmnt lé à la tablté du ytèm mécanqu, t pa conéqunc, la mnmaton d a fatgu. L objctf n chag patll t donc d capt l maxmum d éng pobl. Un ndmnt éngétqu maxmal t aué pou un ndmnt aéodynamqu maxmal. C ndmnt dépnd d la vt pécfqu, c t à d du appot nt la vt n bout d pal (popotonnll à la vt d otaton d l aéotubn) t d la vt du vnt. Pou optm l captag d l éng contnu dan l vnt dan ctt zon (chag patll), la command d l éolnn dot fa d ot qu la vt d otaton du oto adapt à la vt du vnt afn qu la vt pécfqu ot optmal. Améloaton d la qualté d la puanc élctqu : Modélaton d un chaîn d convon baé u un machn à doubl almntaton

14 Intoducton généal Juqu l y a qulqu anné, la plupat d aéogénéatu fonctonnant à vt fx, avc un généatu aynchon à cag d écuul. C typ d généatu conomm d la puanc éactv. L ntallaton d pac éoln poat d poblèm pou l éau élctqu, notammnt pou d éaux fabl qu n pouvant pa foun ctt éng éactv [Ack 22 a]. La machn élctqu d l aéogénéatu (MADA) étudé c pmt d contôl l échang d puanc éactv avc l éau. C taval t tuctué comm ndqué c-dou. La pmè pat du pm chapt appll l noton élémnta d fonctonnmnt d un ytèm éoln t l pncpal équaton pou déc la tanfomaton d l éng cnétqu du vnt n éng mécanqu. L tatég d fonctonnmnt d un éolnn ont égalmnt déct. C appl ont uv pa un bf éumé u la convon élctomagnétqu à tav l dffént typ d généatc utlé t l convtu qu lu ont aocé. L duxèm chapt cont n la modélaton épaé d élémnt d la chaîn d convon (la pat mécanqu, la MADA t l convtu élctonqu). D éultat d mulaton ont obtnu. Ctt mulaton t mpotant ca ll pmt d tt chaqu pat du modèl ndépndammnt afn d compnd l compotmnt d élémnt fac au ytèm généal. L toèm t dn chapt analy l nmbl d ctt chaîn pou la pmè zon d fonctonnmnt avc un command mécanqu fxé à un angl d calag β =. Nou commnçon c chapt pa pént la command vctoll qu nou pmt d command d façon ndépndant l puanc actv t éactv d la chaîn d convon éolnn. L congn d la puanc actv ont dctmnt lé à la vt d otaton d l éolnn lon l algothm d xtacton du maxmum d puanc (MPPT : Maxmum Pow Pont Tackng) dan ctt zon d fonctonnmnt. L congn d la puanc éactv ont donné dan l but d avo un factu d puanc contant afn d foun au éau ou abob d c dn un puanc éactv églabl pndant tout la dué d fonctonnmnt. Nou tmnon not étud pa un concluon généal t d ppctv d c taval. Modélaton d un chaîn d convon baé u un machn à doubl almntaton

15 Chapt L état d at d la DTC Chapt L état d at d la DTC Intoducton Dpu longtmp, la command d machn élctqu a fat l'objt d pluu tavaux d chch afn d amélo lu pfomanc. D command dffént ont été dévloppé, décalé dan l tmp pa d anné à cau du dévloppmnt pmannt d compoant élctonqu utlé dan la éalaton d bloc d command t d almntaton. Dan c qu ut, on va pént bèvmnt qulqu typ d command couammnt utlé pou command l MAS. On 'nté pécalmnt à la command dct du coupl t du flux (DTFC), qu t l noyau d c pént mémo.. Tchnqu d la DTC nuonal applqué au motu aynchon L éaux d nuon foml ont d ytèm d tatmnt d l'nfomaton dont la tuctu 'np d cll du ytèm nvux. Lu dux gand doman d'applcaton ont d'un pat la modélaton bologqu, dont l n a pa quton c, t d'aut pat, la éalaton d machn dtné à ffctu d tâch auxqull l odnatu t l outl tadtonnl mblnt mon bn adapté qu l êt vvant, tll qu d tâch pcptv t motc. An, l applcaton d éaux d nuon foml à la connaanc d fom t à la clafcaton ont-ll p un plac mpotant au n d éalaton ndutll. Dan l doman du tatmnt du gnal t d l'automatqu, l anné 9 ont été maqué pa d avancé gnfcatv tant du pont d vu d la chch fondamntal qu du pont d vu d applcaton ndutll. Cc conttu n fat un gn nconttabl d la matuaton d c outl [3], [3]. 4

16 Chapt L état d at d la DTC.. Nuon foml Un nuon foml ou atfcl t un pocu tè mpl (mulé u odnatu ou éalé u ccut ntégé) mtant goèmnt la tuctu t l fonctonnmnt d'un nuon bologqu. La pmè von du nuon foml t cll d Culloch t Ptt (943). C't un automat bna qu éal un omm pondéé d nté, l potntl, t compa c potntl à un ul (nul) : 'l t upéu, la ot vaut + t l nuon t actf, 'l t nféu, la ot vaut - t l nuon t nactf. Il xt aujoud'hu d'aut typ d nuon, mux adapté aux tâch d tatmnt du gnal ou d clafcaton, dont la ot n't pa l gn d lu potntl, ma un foncton f non lnéa dévabl d c potntl, tll un tangnt hypbolqu. Ctt foncton t dt foncton d'actvaton du nuon (vo Fgu I-). On put égalmnt mtt n ouv d foncton gaunn, d'ondltt, tc [3]. x C l Nuon f y = f ( v ) = f j n C j x = j x n C n Fgu I- : chéma d un nuon foml ou atfcl...2 Réaux d nuon atfcl Un éau d nuon atfcl t un ytèm conttué d nuon ntconncté, qu çot d nfomaton d l'nvonnmnt. On dtngu dux famll d éaux d nuon : l éaux non bouclé, dan lqul l'nfomaton ccul d nté v l ot, an bouclag (vo fgu I.2). C ont d ytèm tatqu, utlé pncpalmnt pou ffctu d tâch d clafcaton ou d modélaton tatqu d pocu. L'opéatu éalé pa un éau d nuon non bouclé (laton nté-ot) t un foncton algébqu ; 5

17 Chapt L état d at d la DTC Sot Nuon d ot Nuon caché Récptu d nté Fgu I-2 : Exmpl d éau d nuon non bouclé (à un couch d nuon caché) L éaux bouclé, dont l gaph d connxon contnt d cycl (vo fgu I-3) ; c ont d ytèm dynamqu, utlé comm flt non lnéa, an qu pou la modélaton t la command d pocu ; l'opéatu éalé pa un éau bouclé t un nmbl d'équaton aux dffénc couplé. Sot Rtad unta Réaux d Nuon non bouclé Vaabl d état Récptu d nté Fgu I-3 : Exmpl d éau d nuon bouclé. L'opéatu non lnéa, éalé pa un éau bouclé ou non, dépnd d valu d coffcnt d pondéaton Cj (du nuon j v l nuon ) du éau. Pou qu'un éau ffctu un tâch donné, l faut donc ajut la valu d coffcnt. Un tâch t défn pa un nmbl d'xmpl, ou coupl (valu d nté, valu d ot déé copondant), tl l coupl (fom, cla) n clafcaton, ou l coupl (command, ot mué du pocu) n modélaton: c coupl conttunt l'nmbl d'appntag. 6

18 Chapt L état d at d la DTC La pocédu d'ajutmnt d coffcnt d manè qu l ot du éau ont au poch qu pobl d ot déé t applé appntag. L pncp généal d algothm d'appntag po u la mnmaton d'un foncton d coût quadatqu d dffénc nt l ot du éau t l ot déé. L éaux d nuon poèdnt la popété d'appoxmaton unvll, qu tpul qu tout foncton contnu t boné put êt appoché unfomémnt u un doman boné d nté pa un éau d nuon d tall fn. En vtu d ctt popété, l compotmnt d tout ytèm tatqu put êt appoché pa un éau d nuon non bouclé appopé, t clu d tout ytèm dynamqu pa un éau bouclé. C't ctt popété, conjugué à l'xtnc d'algothm d'appntag pfomant, qu fat l'ntéêt d éaux d nuon foml pou l'automatqu, baucoup plu qu lu panté htoqu avc la ccut bologqu...3 Bf htoqu En 943, Culloch t Ptt lant lu nom à un modélaton du nuon bologqu (un nuon au compotmnt bna). C ont l pm à mont qu d éaux d nuon foml mpl puvnt éal d foncton logqu, athmétqu t ymbolqu complx (tout au mon au nvau théoqu). En 957, Ronblatt dévlopp l modèl du Pcpton. Il contut l pm nuoodnatu baé u c modèl t l applqu au doman d la connaanc d fom. Noton qu à ctt époqu l moyn à a dpoton ont lmté t c t un pou tchnologqu qu d éu à fa fonctonn coctmnt ctt machn plu d qulqu mnut. En 96, Wdow, un automatcn, dévlopp l modèl Adaln (Adaptatv Lna Elmnt). Dan a tuctu, l modèl mbl au Pcpton, cpndant la lo d appntag t dffént. Cll-c t à l ogn d l algothm d étopopagaton d gadnt tè utlé aujoud hu avc l pcpton multcouch. L éaux d typ Adaln tnt utlé d no jou pou ctan applcaton patculè. Wdow a céé dè ctt époqu l un d pmè fm popoant l nuo-odnatu t l nuo -compoant. En 985, la étopopagaton d gadnt appaaît. C t un algothm d appntag adapté aux éaux d nuon multcouch (applé au pcpton multcouch). Sa découvt, éalé pa to goup d chchu ndépndant, ndqu qu "la cho état dan l a". Dè ctt découvt, nou avon la poblté d éal un foncton non lnéa d nté/ot u un éau n décompoant ctt foncton n un ut d étap lnéamnt 7

19 Chapt L état d at d la DTC épaabl. D no jou, l éaux multcouch t la étopopagaton d gadnt t l modèl l plu étudé t l plu poductf au nvau d applcaton [3]...4 Applcaton à la command pa DTC du motu aynchon Dan ctt applcaton, not but t d mplac l'algothm d élcton d état d ntuptu d ondulu, almntant un MAS commandé pa DTC, pa un éau nuonal (RN) capabl d géné d la mêm façon l gnaux logqu d la command d ntuptu d ondulu. L éau d nuon put avo un ou pluu nté, un ou pluu couch caché t un ou pluu ot, comm on l a mntonné péc édmmnt. Dan c ca, l nté du éau d nuon ont la poton du vctu d flux tatoqu pénté pa l numéo du ctu copondant, l écat nt a valu tmé t a valu d éfénc t l écat nt l coupl élctomagnétqu tmé t l coupl d éfénc, ot to nuon dan la couch d nté. Pou la couch d ot, ll t au compoé d to nuon, chacun pént l état E d l un d to ntuptu T, du dm -ba d l ondulu lé à la bon potv d la ouc contnu. E = T t fmé, t E = T t ouvt, (=,2 t 3). 8

20 Chapt L état d at d la DTC Φ* C * + - Φ C Poton d Φ Réau d nuon (Sélctu) + - MAS E E 2 E 3 = ~ Etmatu d Φ t D C Fgu I-4 : chéma d un command DTC nuonal d un MAS almnté pa un ondulu à dux nvaux..2 Tchnqu d la logqu flou La logqu flou t un banch d mathématqu, baé u la théo d pobablté t d concpt flou. A c tt, tout un é d noton fondamntal a été dévloppé. C noton pmttnt d jutf t d démont ctan pncp d ba d la logqu flou..2. Bf htoqu d la logqu flou L qulqu pont d pè htoqu uvant pmttnt d tu dan l tmp l dévloppmnt d la logqu flou t applcaton au églag : En 965, l pofu Lotf Zadh d l Unvté d Bkly (Calfon) po l ba théoqu d la logqu flou. En 973, l popo d applqu la logqu flou aux poblèm d églag. En 974, un pmè applcaton a été conçu pou l églag pa la logqu flou d un tubn à vapu, uv n 98 pa un applcaton u la command d un fou à cmnt t d un épuatu d au n 983. En 985, l pm podut ndutl utlant l pncp d la logqu flou applqué à d poblèm d églag t d command ont né au Japon. D pocu dédé à d applcaton d églag pa la logqu flou ont été dévloppé [32]. 9

21 Chapt L état d at d la DTC.2.2 Pncp d la logqu flou L pncp du églag pa logqu flou pat du contat uvant : dan l poblèm d égulaton auxqul l t confonté, l homm n ut pa, à l mag d nvnton, un modèl mathématqu fat d valu numéqu t d équaton. Au conta l utl d tm tl qu «un pu top chaud, all baucoup plu vt, fn à fond, tc...» an qu pop connaanc qu l a dan l doman. Cll-c ont, l plu ouvnt, acqu d façon mpqu. L pncp du églag pa la logqu flou appoch d la démach human dan l n qu l vaabl taté n ont pa d vaabl logqu (au n d la logqu bna ou boolnn) ma d vaabl lngutqu, poch du langag human d tou l jou. D plu, c vaabl lngutqu ont taté à l ad d ègl qu font éfénc à un ctan connaanc du compotmnt du ytèm à égl. Su la ba d c pncp, dffént éalaton ont vu l jou t, actullmnt, on touv dux typ d appoch pou l églag pa logqu flou. Dan l un d c appoch, l ègl ont applqué aux vaabl à l ad d un pocédu numéqu pa l ba d un mcopocu ou d un odnatu. Dan l aut appoch, l ègl ont applqué aux vaabl d façon analogqu. C dux appoch pmttnt d dévlopp d ogan d contôl pa logqu flou qu l on dégn pa pocu dgtal flou ou pa pocu analogqu flou [32],[33]..2.3 Etmatu flou d la étanc tatoqu Tout vaaton d la étanc tatoqu cé un dééqulb dan l équaton d tnon élctqu du MAS, xpmé n égm nomnal. L tmaton du couant tatoqu du MAS, n patant d un modèl nvaabl qu n tnt pa compt d l évoluton d la étanc tatoqu duant l fonctonnmnt, t an dout ntaché d u pa appot au couant él abobé pa l motu. L écat nt l couant tatoqu tmé t l couant él d la machn, * (k)= (k)- (k), t la vaaton d ct écat Δ(k)=(k)-(k-), ont utlé comm vaabl flou d nté d l tmatu flou d, dont l chéma bloc t lluté pa la fgu II.5. * (k) (k) (k) ^ (k-) PI Flou + (k) Z - Flt pa ba (k) 2 Flt pa ba ^ (k) Fgu II.5 : chéma bloc du PI flou popoé.

22 Chapt L état d at d la DTC La fuzzfcaton d vaabl d nté t d ot d l tmatu flou t lluté pa la fgu II.6. Chacun d to vaabl lngutqu t pénté pa cnq ou-nmbl flou (NG Négatf Gand, NP Négatf Ptt, ZE nul, PP Potf Ptt t PG Potf Gand). La défuzzfcaton a été éalé pa la méthod du cnt d gavté aocé à la méthod d ntfénc omm -podut, c qu donn : 25. X c 25. S c c. S Où μ c t l dgé d vété d la èm vaabl flou t X G t S ont l abc du cnt t la ufac du ou-nmbl pctvmnt. L 25 ègl d nfénc ont écaptulé dan l tablau II.5. Δ PG PP ZE NG NP PG PG PG PG PP ZE PP PG PG PP ZE NP ZE PG PP ZE NP NG NG PP ZE NP NG NG NP ZE NP NG NG NG Tab.II.5 Règl d nfénc flou d l tmatu d Δ μ, μ Δ, μ Δ NG NP ZE PP PG , Δ, Δ Fgu II.6 : Fuzzfcaton d vaabl lngutqu flou d l tmatu.

23 Chapt L état d at d la DTC.2.4 Applcaton d l tmatu flou à la command pa DTC du motu aynchon V dc Ondulu MAS C * Φ* Algothm d command pa DTC ^ (k) ^ (k-) a b Calcul d + + Δ Etmatu flou d Δ Calcul d * Fgu II.6 : chéma bloc d un command pa DTC du MAS, doté d un tmatu Flou d la étanc tatoqu..3 Tchnqu d la DTC- SVM La command dct du coupl t du flux tatoqu t baé u la élcton d la tnon la plu commod pam l hut vctu tnon délvé pa l ondulu lon un tabl optmal baé u l u du flux t du coupl t l ctu concné. C nomb lmté d tnon n pmt pa un contôl péc du coupl t du flux, d plu l applcaton d la tnon élctonné pndant tout la péod d échantllonnag put povoqu d dépamnt xcf nt l coupl, l flux t lu band d hytéé copondant. An, la pénc d contôlu à hyté condut à un fonctonnmnt à féqunc d commutaton vaabl. La méthod DTC-SVM t baé u la pédcton d la tnon néca pou contôl l coupl t l flux à uv lu éfénc. C tnon ont calculé à pat du modèl d la machn [35],[27]. Pou géné ctt tnon, on utl la modulaton vctoll SVM qu pmt un fonctonnmnt à féqunc contant. En fft, ctt méthod t un algothm complx qu tnt compt : d égm pmannt pou l coupl t l flux, d'un ca d tanto unqumnt dan l coupl, d'un ca d tanto unqumnt dan l flux t nfn du ca où l y a un tanto dan l dux gandu. 2

24 Chapt L état d at d la DTC Φ* C * + - Poton d Φ Φ C S V M = ~ + - MAS Etmatu d Φ t d C Fgu I-7 : chéma d un command DTC- SVM d un MAS.3. Rmaqu u la DTC-SVM L algothm qu on vnt d pént t tè complx. Il néct donc pou on mplantaton patqu d calculatu tè apd. D plu, ct algothm t baé u l modèl d la machn pou l'tmaton d tnon d command. Il t donc tè nbl aux vaaton paamétqu d la machn lo d fonctonnmnt. Cla put détéo l pfomanc t la obut d la command qu t l un d pncpaux avantag d la DTC claqu. Comm tout méthod pédctv, la DTC-SVM pént un ctan u tatqu au nvau du coupl pou la command an boucl d vt lo d un mplantaton patqu. En fft, ctt u t du au tmp d calcul néca pou la pédcton d la tnon d command, donc ctt u dépnd d pfomanc du calculatu utlé. Concluon Dan c chapt on a pénté bèvmnt qulqu typ d tchnqu d command dct d coupl utlé pou command l MAS. Dan un pm tmp, on a pénté un tchnqu d l'ntllgnc atfcll, à avo l éaux nuonaux. Dan un cond tmp, on a pénté un tchnqu d logqu flou qu t utlé pou tm la étanc tatoqu. On a tmné c chapt pa pént un tchnqu d la DTC- SVM. 3

25 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon Intoducton L'étud d tout ytèm phyqu néct un modélaton. Cll-c nou pmt d mul l compotmnt d c ytèm fac à dffént ollctaton t d'appéhnd an l mécanm d on fonctonnmnt [],[2]. Dan un pm tmp nou appllon la modélaton d la machn aynchon dan un pè tphaé. Nou xplcton, nut, va la tanfomé d Pak, l équaton d'état dan un pè dphaé lé au champ tounant (pè dq). Dan un cond tmp nou pénton la modélaton d l'ondulu d tnon tphaé. Nou tmnon c chapt pa la péntaton d la tchnqu d command vctoll d'un machn aynchon. I. Modélaton d la machn aynchon I.. Péntaton d la machn Un machn aynchon à cag t conttué d dux pat : l tato t l oto. L tato pént la pat tatqu d la machn. Il t conttué d'un ccut magnétqu compotant d multpl ncoch à l'ntéu dqull ont bobné to noulmnt fomant l noulmnt tatoqu. Au cnt d c cylnd, on touv l oto d la machn dont l ccut magnétqu t compoé d ba généalmnt n cuv ou n alumnum coulé ou pon. C ba ont lé nt-ll à chaqu xtémté pa un annau d cout ccut. Noton qu l ba ont légèmnt nclné pou évt l'fft magnétqu d'ncochag dû à la fot vaaton d la éluctanc qu ptub l coupl. Ctt nclnaon faclt égalmnt l démaag t nd l fonctonnmnt plu lncux. La cag t tavé pa l'ab mécanqu qu ot d chaqu côté. I..2 L hypothè mplfcatc La machn élctqu t podgumnt complx. Pou a modélaton, nou omm oblgé d ntodu un ctan nomb d hypothè mplfcatc [],[2] : 4

26 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon - ntf contant, - fft d'ncochag t pt fomagnétqu néglgabl, - l nflunc d l'fft d pau t d l'échauffmnt néglgabl, - dtbuton patal nuoïdal d foc magnétomotc dan l'ntf, - ccut magnétqu pafatmnt fullté t non atué (pméablté magnétqu contant). Cc ntaîn : - un champ magnétqu nuoïdal, - l'addtvté vctoll d flux, - d nductanc pop contant. B A b a A C c Fgu. : Roto t tato n tphaé I..3 Equaton d tnon Nou écvon n notaton matcll l équaton élctqu uvant dan l pè a, b, c [6] [8]. Au tato : V V V a b c R a b c d dt a b c (.) Au oto : V V V a b c R a b c d dt a b c 5 (.2)

27 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon Mantnant, nou xpmon l gandu magnétqu au tato t au oto, toujou dan l pè a, b, c : Au tato : a b c a L M b c a b c (.3) Au oto : a b c a L M b c a b c (.4) Avc : l l L l l l t L l l l l l l l l l l l l l M M co m 4 co m 3 2 co m 3 co m co m co m co m 3 2 co m 3 co m t M T M l, l l l : nductanc pop d'un pha tatoqu t d'un pha otoqu, : nductanc mutull nt pha tatoqu, : nductanc mutull nt pha otoqu. La matc d nductanc mutull nt pha du tato t du oto M poton angula m nt l'ax du tato t clu du oto. Nou obtnon donc l équaton élctomagnétqu uvant : V k k a, b, c R k k a, b, c L k k a, b, c M k k a, b, c 6 dépnd d la d (.5) dt

28 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon d (.6) dt V k k a, b, c R k k a, b, c L k k a, b, c M k k a, b, c Ctt modélaton tphaé pént un nconvénnt maju pou not applcaton : l matc M t M dépndnt d l'angl d otaton mécanqu m t néctnt donc d'êt calculé à chaqu pa d'échantllonnag [2], [6], [8]. I..4 Modélaton dan l pè d Pak A pént, nou allon ffctu un tanfomaton d not pè tphaé n un pè dphaé. Ctt tanfomaton 'appll tanfomaton d Pak [P]. Ell tanfom l ytèm n un ytèm équvalnt dphaé (Fgu.2). w d q d V q q d V d w m a q o θ θ θ m A Fgu.2 : Répéntaton chématqu d la tanfomaton d noulmnt él n noulmnt équvalnt (Tanfomaton d Pak) La matc modfé d Pak t donné pa : 2 4 co co co P n n n (.7) L'applcaton d la tanfomaton d Pak donn : 7

29 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon V d Va Vq P V b V V o c V d Va Vq P V b V V o c t (.8) L équaton élctqu dvnnnt : V V d q R R d q d dt d q W W d q (.9) V V d q R R d q d dt d q W W d q (.) L équaton magnétqu 'écvnt : d q L L d q M M d q (.) t d q L L d q M M d q (.2) Où : L l l : Inductanc pop cyclqu du tato, L l l : Inductanc pop cyclqu du oto, 3 M : Inductanc mutull cyclqu nt tato t oto, 2 M W m W W m : Vt d otaton du oto pa appot au tato, : Vt d otaton du pè (dq) pa appot au tato, W W : Vt d otaton du pè (dq) pa appot au oto. I..5 Applcaton d la théo d phau A tout ytèm d gandu tphaé X A (t), X B (t), X C (t) (tl qu l couant, l tnon t l flux), on put aoc un vctu tounant défn pa la laton uvant (pou mplf, on éct : X X X ) [2], [4]: 2 t X t ax t a X t A B C (.3) 8

30 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon Où : t un coffcnt au chox d l utlatu : 2 : pou un péntaton vctoll convant l'ampltud 3 2 : pou un péntaton vctoll convant la puanc 3 2 j 3 a : Opéatu d poton à 2 C vctu X toun avc un vt angula égal à la pulaton élctqu d gandu du ytèm tphaé. On put pént l'applcaton d c concpt à la machn aynchon dan Fg..3. B X S b a A X R A C c a Fg..3 : Vctu tounant équvalnt aux ytèm tphaé tatoqu t otoqu On put défn égalmnt l laton nv : 2 X A Rél 3 2 X B Rél ax X C Rél a X 3 X (.4) Où Rél {} pént la pat éll d l'xpon nt {}. Compt tnu d laton nt l dffént gandu, l t facl d'étnd la noton d vctu tounant à tout nmbl d gandu tphaé :,, V,, 9

31 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon I..5. Changmnt d éféntl d la gandu vctoll La péntaton vctoll d'un gandu tphaé put 'xpm dan dffént éféntl : (S) lé au tato, (R) lé au oto, (T) lé au champ tounant (Fg..4). X α T α R T θ S θ TR R α S θ m S Fg..4 : poton d ytèm d'ax D'apè ctt fgu, on a : X T X j T dan l éféntl lé au champ tounant (T), X S X j S dan l éféntl lé au tato (S), X R X j R dan l éféntl lé au oto (R). A pat d la poton angula d chaqu éféntl pa appot à un aut, on dédut l'xpon d changmnt du éféntl. changmnt d (S) v (T) : S X X avc j T S S S T (.5) changmnt d (R) v (T) : TR X X avc j T R TR R t (.6) changmnt d (S) v (R) : m X X avc j R S m S R (.7) I..5.2 Modèl vctol d la machn aynchon I Réducton d la matc d nductanc L flux tatoqu dan la machn t donné pa l vctu 2 S comm ut :

32 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon S a b c 2 a a (.8) L mplacmnt d flux pa lu phau dan (.6) donn :,, pa lu xpon (.3) t (.4) t l couant Sa Sb Sc S a l al a l l al a l l al a l a b c M M M b 4 2 co m am co m a M co m co m am co m a M co m co m am co m a M 3 3 c co m Apè dévloppmnt on aua : S L Avc : l S al a l a M co m am co m a M co m a l l M co j n L 3 2 M m m L l l Inductanc cyclqu tatoqu 3 M 3 M M Inductanc cyclqu mutull nt tato t oto. 2 j m 3 (.9) j m Couant otoqu dan l éféntl tatoqu lon l xpon d changmnt du éféntl pécédnt. S on fat la mêm cho pou l flux otoqu, on touv : L M (.2) Avc : L l l Inductanc cyclqu otoqu. j m Couant tatoqu dan la éféntl otoqu lon l xpon d changmnt du éféntl. 2

33 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon En utlant l laton d changmnt d éféntl, on put amn l flux otoqu au tato : j m. j m L M L M On maqu qu l paamèt nductf dan l xpon d flux tatoqu t otoqu n changnt pa. I Equaton d tnon dan l modèl vctol L'applcaton d la théo d phau à (.) t (.2) ngnd : - pou l tato : - pou l oto : V V d R (.2) dt d R (.22) dt L'équaton (.2) étant déct dan l éféntl fx du tato, a dcpton dan l éféntl unqu d'obvaton a aué pa la laton (.5) tll qu : V j j j d R (.23) dt Apè dévaton t mplfcaton pa l tm xponntl non nul, l n découl : V d R jw (.24) dt L'équaton (.22) étant déct dan l pè du oto, déjà n otaton avc θ TR, on xpon dan l pè d'obvaton (T) a défn comm ut pa utlaton d l xpon (.6): V R d dt R RRR jw W m R (.25) On aua fnalmnt : 22

34 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon 23 m M L M L W W j dt d R V W j dt d R V (.26) Où : V, V,,,, ont pénté dan un pè d'obvaton pa dt d W : t la vt élctqu du pè d'obvaton. I..6 Expon du coupl élctomagnétqu La puanc élctqu ntantané P foun aux noulmnt tatoqu t otoqu t donné pa : él él V R V R P (.27) = P pt +P élctomagnétqu + P mécanqu Donc : P mécanqu = P - P pt +P élctomagnétqu = C Ω m dt d R dt d R R R V R V R 2 2 (.28) En mplaçant l tnon pa lu xpon vctoll on touv : m m jw R C (.29) Donc : p p C (.3) Avc : m m p W m : vt mécanqu. p : nomb d pa d pôl.

35 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon I..7 Rpéntaton du modèl vctol d la machn aynchon dan l pè lé au tato (α,β) A pat d équaton élctqu vctoll (.26) pou un éféntl lé au tato on a : V R V R d dt d dt j W m (.3) - l'équaton du coupl élctomagnétqu éct : C p (.32) - l'équaton mécanqu t : J d dt m C f C (.33) Avc : J : momnt d'nt du oto. f : coffcnt d fottmnt vquux. C : coupl d chag. L équaton (.3), (.32) t (.33) défnnt l modèl vctol d la machn aynchon dont l chéma bloc t donné pa la fgu (.5). Rmaqu : f t f 2 ont d foncton xpmant t R n foncton d Ф t Ф R n utlant l équaton

36 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon V + - R Φ f C f3 + C - j f Ω R V - Φ f2 w m J p Fgu.5 : Schéma bloc du modèl vctol d la machn aynchon I.2 Modélaton d l'ondulu d tnon L convtu tatqu pmt d'mpo à la machn d ond d tnon à ampltud t féqunc églabl à pat d'un éau tandad 22/38V, 5Hz. Apè dmnt, la tnon flté U (étag contnu) t applqué à l'ondulu [], [2], [8]. Pou un ondulu tphaé, l command d ntuptu d'un ba ont complémnta. Pou chaqu ba, l y'a donc dux état ndépndant. C dux état puvnt êt condéé comm un gandu boolnn : S a, b, c = : Intuptu du dm ba haut (a, b ou c) fmé. S a, b, c = : Intuptu du dm ba ba (a, b ou c) fmé. Pou mplf l étud, on uppoa qu : la commutaton d ntuptu t ntantané; la chut d tnon aux bon d ntuptu t néglgabl ; la chag tphaé t équlbé, couplé n étol avc nut olé. 25

37 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon La fgu (.6) mont l chéma d'un ondulu tphaé almntant l MAS : U U 2 S a S b S c u bn a u an U 2 S a S b S c b u cn c Fgu (.6) chéma d'un ondulu d tnon tphaé almntant l MAS Pou l tnon compoé u ab, ubc t ca u, on a : u u u ab bc ca u u u ao bo co u u u bo co ao (.34) u ao, u bo t co contnu). u puvnt êt condéé comm d tnon d'nté à l'ondulu (tnon, Sot "n" l'ndc du pont nut du côté altnatf. On a : u u u ao bo co u u u an bn cn u u u no no no (.35) u an, u bn t ucn ont l tnon mpl d la machn t u no t la tnon fctv nt l nut d MAS t l pont fctf d'ndc "o". Sachant qu la chag t équlbé t l nut olé, alo : u u u (.36) an bn cn La ubttuton d (.36) dan (.35) aboutt à : u no 3 u ao u bo u co (.37) 26

38 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon En mplaçant (.37) dan (.35), on obtnt : u u u an bn cn 2 uao 3 u 3 u 3 ubo uco ubo u ubo u 3 3 ao ao co co (.38) En utlant l vaabl boolnn d l'état d ntuptu, on touv : u u u an bn cn U o 3 U o 3 U o 3 2S S a S a a S b 2S S b S b c S 2S c c (.39) I.3 Command vctoll d la machn aynchon I.3. Généalté La command d la machn aynchon t dvnu un doman d chch tè actf duant c dnè décnn. Ct ntéêt t motvé pa l bon d pnd a tuctu d'état non- lnéa [5]. Dffént méthod d command d la machn aynchon ont été popoé dan la lttéatu. Cpndant, la command pa ontaton d flux, qu au un découplag nt l vaabl d command, t la plu utlé, vu l pfomanc dynamqu élvé qu'll off pou un lag gamm d'applcaton [5]. Apè la modélaton d la machn à nducton, nou étudon la command numéqu d la machn pa la méthod du flux onté avc modèl n couant. Nou donnon l chéma d command t l éultat d mulaton. I.3.2 Pncp d la command pa ontaton d flux otoqu (CV-OFR) Dan la command vctoll la machn à nducton t contôlé d'un façon analogu à la machn à couant contnu à xctaton épaé. Ctt analog t pénté pa la fgu (.7). 27

39 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon L couant I d t analogu au couant d'xctaton I, tand qu l couant q t analogu au couant d'ndut a. En conéqunc, l dux compoant I d t I q ont mutullmnt découplé [5], [7], []. + Ia Mcc If + Id Iq Découplag d-q Ia Ib Ic Ma - - Compoant du coupl C=t.Ia.I Compoant d flux Fg..7 Analog avc l motu à couant contnu L éféntl (d, q) lé au champ tounant t cho d tll façon qu l'ax (d) coïncd avc la dcton du flux (I d ) t qu l'ax (q) coïncd avc la dcton d la compoant (I q ) donnant l coupl élctomagnétqu. La command vctoll put êt éalé pa l'ontaton d l'un d to flux otoqu, tatoqu ou d'ntf : d t q d t q (.4) dg g t qg Cc t applcabl u la machn almnté n couant ou n tnon. Dan l to éféntl l coupl t popotonnl au podut du flux pa la compoant du couant (I q ), ma ul l chox du flux otoqu pmt un découplag caactéé pa un ndépndanc du flux t d la compoant du couant n quadatu avc l flux. D plu c chox pmt d'avo un coupl d démaag mpotant, c qu jutf l cou à c typ d'ontaton du flux. I.3.3 Sytèm global d la command vctoll à flux otoqu onté (CV-OFR) A pat d équaton d Pak (.9,.) t (.,.2), n pnant comm vaabl d contôl l compoant du couant tatoqu d t q t n condéant l flux otoqu 28

40 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon 29 d q, t la vt Ω comm vaabl d'état, l modèl d la machn aynchon almnté n couant t pénté pa l équaton uvant : BU AX dt dx (.4) avc : T M T M B t T W W T A ; q d X t q d I I U Pa allu, pou éal l contôl vctol pa ontaton du flux otoqu, on put cho l condton q t d. An, l équaton d la machn dvnnnt [7],[9] : q q d d q q q q d d d I L pm C I T M W M I dt d T I L W L M W dt di L I R V I L W dt d L M dt di L I R V... (.42) L applcaton d la tanfomaton d Laplac au ytèm (.42) pmt d éc : q q d d q q q d d I L pm C I T M W I T M I L W L M W I L R V I L W L M I L R V... (.43)

41 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon On contat qu l'équaton du coupl t analogu à cll du coupl délvé pa la machn à couant contnu à xctaton épaé t qu un contôl ndépndant du coupl t du flux t établ. Comm la vt t mué, l t donc aé d fa a égulaton pa cont éacton n utlant un égulatu PI. Pa cont, l flux otoqu t dffcl à mu, on contôl l plu mpl t du typ à éacton. I.3.4 Pncp du contôl pa hytéé L contôl pa hytéé foc l couant d pha à pouuv l couant d éfénc. L'mpoton d couant nuoïdaux à la machn aynchon gaantt un coupl élctomagnétqu non fluctuant [5],[]. L'appoch la plu mpl utlé à ctt fn t un tatég d contôl qu éal la compaaon nt l couant d pha mué t l couant d éfénc (vo fgu.9) à l'ad d'un compaatu à hytéé. Clu-c podut d mpulon d'amoçag t d blocag d ntuptu d l'ondulu d façon à lmt l couant d pha dan un band d'hytéé autou du couant d éfénc. T D Bon (+) d la ouc Couant d éfénc af + - q Compaatu à hytéé Ba C d l'ondulu T 4 D 4 Pha (a) d la machn Bon (-) d la ouc Couant mué d la pha (a) Fgu.9 : Schéma d pncp du contôl pa hytéé d'un ba d l'ondulu. D c fat, l condton d commutaton d to commutatu tatqu S (=a,b,c) d l'ondulu ont défn n tm d' état logqu copondant d la façon uvant: 3

42 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon S S S S f f f (.44) Avc : (=,2,3) l couant d pha tatoqu ( a, b, c ). f (=,2,3) l couant d éfénc u d ccut d command d to ba d l'ondulu. la band d'hytéé. Ell t cho d façon à n pa dépa la féqunc d commutaton admbl d m conductu contôlé t à mnm uffammnt l hamonqu d couant. Schéma bloc d la command d la machn aynchon almnté n couant Ω f + - PI L P. M Ondulu à hytéé MAS Φ f T M ( T ) q d (d,q ) (a,b,c) af I bf I cf a b c Ω M. T qf f θ w w m P w Fg.. Schéma bloc d la command vctoll ndct d'un MAS almnté n couant 3

43 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon L chéma an obtnu t applé command ndct pa flux onté. La méthod ndct t plu facl à mplant, ma ll t fotmnt dépndant d vaaton d paamèt d la machn t n patcul d la étanc otoqu qu chang avc la tmpéatu. L pôl (-/T ) t mplanté dan l but d lmt la band paant pou compn la dév du flux. L égulatu PI, utlé pou la vt, t calculé uvant l'appoch analytqu dévloppé dan l'annx. La contant d tmp aocé au égulatu PI (τ =kp/k) t cho n tnant compt d la contant d tmp tatoqu (L/R) qu caacté la dynamqu du couant d'almntaton. L défluxag t défn pa l laton uvant : pou f f pou (.45) avc : f : flux otoqu d éfénc; : flux otoqu nomnal; : vt nomnal d otaton. Rmaqu : l calcul d paamèt d dffént égulatu t donné dan l annx B. I.4 Réultat d mulaton I.4. Réultat d mulaton d la command vctoll ndct L pfomanc tatqu t dynamqu du contôl vctol avc l'ontaton du flux otoqu d la machn aynchon ont évalué à l'ad du logcl MATLAB/SIMULIN. L paamèt d la machn ont mntonné dan l'annx A. Nou avon ffctué un nvon du n d otaton du vt ( d/ à - d/) avc l'applcaton d'un coupl d chag d 25 Nm à t=.5 dan l but d'obv la vaaton tmpoll d la vt t du coupl élctomagnétqu à vd lo du démaag. Lo d l'applcaton du coupl d chag, on not un dépamnt au nvau d la épon dynamqu d la vt. La fgu (.) mont l pfomanc d la égulaton. On not un ntt améloaton n égm dynamqu. En fft, la vt t obtnu an dépamnt. 32

44 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon La compoant dct du flux otoqu maqu un pc d.5 Wb pu tabl à a valu d éfénc Wb tand qu la compoant n quadatu ubt un dépamnt d.6wb pu 'annul patqumnt n égm établ ; c qu mont bn l'ontaton du flux otoqu. On contat an d'apè la fgu (.) qu l coupl élctomagnétqu t l compoant du flux otoqu maqunt d mpulon lo d l'nvon du n du otaton d ad/ à - ad/ à l'ntant t =.5, pu tablnt n égm pmannt, alo qu l découplag pt toujou, c qu mont la obut d c églag v à v d lag vaaton d vt. Φ d Φ q fgu.. Smulaton d'un égulaton pa CVI d'un MAS almnté n couant 33

45 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon I.4.2 Robut v-à-v d vaaton paamétqu La fgu (.2) mont l épon dynamqu d la machn lo d la vaaton d la étanc otoqu t du momnt d nt. On not d'apè c éultat d mulaton, obtnu pou dffént valu d dux paamèt (R, J) qu'un dmnuton d 5% d la étanc ou un augmntaton d 5% du momnt d'nt ntaîn un augmntaton du tmp d épon d la vt. Pou la dynamqu du flux otoqu, on not qu lo d l'augmntaton d la étanc otoqu d 5%, la compoant du flux otoqu lon l'ax (d) maqu un pc d.7 Wb, pu tabl à a éfénc, tand qu la compoant n quadatu fat un pc d.6 Wb t 'annul n égm établ. Φ d Φ q Φd Φq Fgu.2 obut d la command v-à-v d la vaaton d paamèt (R, J) 34

46 Chapt I Modélaton t command vctoll d la machn aynchon I.5 Ctqu d la command vctoll Ell néct un bonn connaanc d Φ, c qu mpo généalmnt un captu d gandu mécanqu pou détmn la vt Ω ou la poton Φ R d l'ab d la machn. Sa m n ouv mpo l'applcaton d la tanfomaton d Pak. L gandu taté ont n fat d gandu moynn u la péod d contôl d l'ondulu. C gandu ont éalé pa la m n œuv d'un méthod d modulaton d lagu d'mpulon (MLI) pou foun l tnon d'almntaton ouhaté [3], [5], [23]. L contôl du coupl moyn t ffctué pa l'ntméda du contôl d couant t dépnd donc d pfomanc d c contôl. Un changmnt d tmpéatu ou d féqunc povoqu un modfcaton d étanc t nductanc tatoqu t otoqu. C modfcaton ntaînnt un pt d découplag d'où détéoaton d pfomanc d la machn. Concluon On a pénté dan c chapt la modélaton d la machn aynchon pa dux méthod : l'applcaton dct d la tanfomaton d Pak au modèl généal d la machn t l'utlaton d la noton d vctu tounant (phau). En fft, ctt dnè méthod donn d équaton plu compact t t, pa conéqunt, plu mpl à utl. On a monté au qulqu apct d la command vctoll an qu on applcaton à la machn à nducton. L éultat d mulaton obtnu ont monté qu la command vctoll t tè nbl v-à-v d vaaton d paamèt d la machn. Fnalmnt, nou avon tmné c chapt pa d ctqu montant l contant t l lmtaton du contôl à flux onté. C contant ont donc condut à 'nté à d'aut oluton pou command l coupl d machn aynchon. C't l'un d c oluton qu a étudé dan l pochan chapt. 35

47 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Intoducton L méthod d contôl dct du coupl (DTC/DSC) [2], [3] d machn aynchon ont appau dan la duxèm moté d anné 98 comm concuntll d méthod claqu. Ell ont baé u un almntaton pa modulaton d lagu d'mpulon (MLI) t u un découplag du flux t du coupl motu pa ontaton du champ magnétqu [6]. Pa oppoton aux lo d command n dué (MLI), c tatég d command dct appatnnnt à la catégo d lo d command n ampltud t ont été ntalmnt conçu pou un ondulu à dux nvaux. Ell péntnt d avantag déjà bn connu pa appot aux tchnqu convntonnll [4], notammnt n c qu concn la éducton du tmp d épon du coupl [2-3], la obut pa appot aux vaaton d paamèt d la machn t d l'almntaton, l'abnc d tanfomaton d Pak. D pa lu natu, ll puvnt êt fonctonnll an captu d vt. Baucoup d tavaux ont vu l jou u c ujt dpu qu l pncp funt énoncé pa Takahah, c qu a donné lu à mplo d dv tatég. Dan c chapt on xpoa l pncp d contôl dct d coupl d'un motu aynchon qu l on compaa aux command pa ontaton du flux otoqu pénté au pm chapt.

48 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon II. Pncp du contôl d coupl. II.. L'acton u l flux tatoqu L flux tatoqu dan un pè lé au tato t donné pa l'équaton uvant : t V R. dt (2.) Su un ntvall péod d contôl [, T ], copondant à un péod d'échantllonnag T, l'xpon (2.) put 'éc comm ut : t VT R dt (2.2) Où : t l vctu flux à t= Pou mplf, on condè l tm R comm néglgabl pa appot à la tnon V, c qu véf loqu la vt d otaton t uffammnt élvé. A pat d l'équaton (2.) on touv : d dt V (2.3) Donc : V T (2.4) On contat qu u l'ntvall d tmp [, T ], l'xtémté du vctu déplac u un dot dont la dcton t donné pa V (fgu II.). β t=t Φ Φ =V T t= w Φ θ α FguII. Evoluton du flux tatoqu dan l plan (α,β).

49 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon En choant un équnc coct du vctu V, u d ntvall d tmp uccf d dué T, on put donc fa uv à l'xtémté du vctu un tajcto déé. Il t alo pobl d fonctonn avc un modèl du flux patqumnt contant. Pou cla, l ufft d fa uv l'xtémté d u un tajcto pqu ccula, la péod T t tè fabl dvant la péod d otaton du flux tatoqu T [3]. Loqu l vctu tnon V t non nul, la dcton du déplacmnt d l'xtémté du flux d t donné pa dt, copondant patqumnt au V. Su la fgu II.2 on pénté to dcton pobl d vctu flux. An on put vo qu, la tnon applqué t ppndcula à la dcton du flux, l déplacmnt d on xtémté t on ampltud conv a valu [7], [2]. Pa cont, dan l ca où V t décalé pa appot à la ppndcula du flux, on obv un alntmnt du déplacmnt d l'xtémté du flux t un dmnuton (pctvmnt, augmntaton ) d on ampltud comm l mont la fgu II.2. D mêm, on lèv qu la "vt" d déplacmnt d l'xtémté du flux t null ou mêm négatv, l'on applqu un vctu tnon nul. β Convaton d Dmnuton d Φ Augmntaton d θ α Fgu II.2 : Compotmnt du flux tatoqu pou dffént vctu tnon V II..2 L'acton u l coupl L coupl élctomagnétqu t popotonnl au podut vctol nt l vctu flux tato t oto.

50 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon p. M C n (2.5). L. L Où : θ t l'angl nt l vctu flux tatoqu t otoqu. D'apè l'équaton vctoll du oto d la machn dan un pè lé au tato (chapt I, équaton (.3)), on put éc un laton nt l flux tatoqu t otoqu comm ut : d dt M jwm. (2.6). T. T. L Dan ctt laton on contat qu l flux otoqu déct l compotmnt du flux tatoqu ma avc un tad d'un contant d tmp égal à T. En uppoant qu pa on églag, l'ampltud d d'hytéé autou d a valu d éfénc, l'ampltud d t mantnu lmt dan la band a au appoxmatvmnt contant, loqu l flux t établ dan la machn. L'équaton (2.6) pmt donc d conclu qu l églag du coupl put êt aué pa clu d l'ongl θ. [4], [22]. II.2 Dcpton d la tuctu d contôl II.2. Sélcton du vctu d tnon V Un élcton appopé du vctu tnon V pa (S a, Sb, Sc) pmt d déplac vctu flux d manè à mantn on ampltud contant. L chox d V dépnd alo d la vaaton ouhaté pou l modul du flux tatoqu, du n d otaton d, ma égalmnt d l'évoluton ouhaté pou l coupl [25]. An, nou pouvon délmt l'pac d'évoluton d dan l éféntl (S) n l décompoant n x zon N=, avc =[,6], détmné à pat d compoant du flux dan l plan (α, β) comm ndqué u la fgu II.3. Loqu l vctu flux touv dan un zon numéoté N=, l contôl du flux t du coupl put êt aué n élctonnant l'un d quat vctu tnon.

51 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Il 'agt d vctu V +, V +2, V +4, V +5 pénté u la fgu II.3. Su tout la zon N= pacouu pa l vctu flux tatoqu, l ôl du vctu tnon V élctonné t l mêm, ot : S V + (pou 5 non V -5 ) t élctonné alo cot t C coît. S V +5 (pou non V - ) t élctonné alo cot t C décoît. S V +2 (pou 4 non V -4 ) t élctonné alo décoît t C coît. S V +4 (pou 2 non V -2 ) t élctonné alo décoît t C décoît. Qulqu ot l n d'évoluton du coupl ou du flux, dan un zon d poton N=, l dux vctu tnon V t V +3 n ont jama utlé puqu l puvnt augmnt ou dmnu l coupl lon la poton du flux dan l ctu [24], [26], [28]. β 3 2 V +2 V + N== 4 V +3 V α V +4 V Fgu II-3 : Sélcton du vctu tnon V lon la zon N=

52 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon II.2.2 Etmaton du flux tatoqu L'tmaton du flux put êt éalé à pat d mu d gandu tatoqu couant t tnon d la machn. A pat d l équaton (2.) : dt R V t. On obtnt l compoant α, β du vctu : j (2.7) t t dt R V dt R V (2.8) On obtnt l tnon V t V, à pat d command (S a, S b, S c ) d mu d la tnon U t n applquant la tanfomaton d Concoda : jv V V (2.9) c b f c b a f S S u V S S S u V (2.) D mêm d couant t, ont obtn à pat d la mu d couant él a, b t c ( a + b + c =) t pa applcaton d la tanfomaton d Concoda : j (2.)

53 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon a b c (2.2) On éct l modul du flux tatoqu comm uvant : 2 2 (2.3) II.2.3 Etmaton du coupl élctomagnétqu A pat d flux tatoqu t, t l couant tatoqu t, on put mtt l xpon du momnt du coupl ou la fom : C p.. II.2.4 Elaboaton du vctu d command. II.2.4. L coctu d flux. Son but t d mantn l'xtémté du vctu dan un couonn ccula comm l mont la fgu II.4. La ot du coctu dot ndqu l n d'évoluton du modul d élctonn l vctu tnon copondant. afn d Pou cla un mpl coctu à hytéé à dux nvaux convnt pafatmnt t pmt n plu d'obtn d tè bonn pfomanc dynamqu. La ot du coctu pénté pa un vaabl boolénn Cflx ndqu dctmnt l ampltud du flux qu dot êt augmnté (Cflx=) ou dmnué (Cflx=) d façon à mantn [3] : f avc : f la congn d flux, la lagu d'hytéé du coctu.

54 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon V 4 V 4 V 3 V 5 V 6 V 5 N=3 N=4 V 5 V 6 N=5 V N=2 N=6 V 4 N= V 3 V 2 V 3 V 2 Cflx f f V 6 V V 2 V (a) (b) Fgu II-4 coctu d flux à hytéé t élcton d vctu tnon copondant. II L coctu d coupl. L coctu d coupl a pou foncton d mantn l coupl tl qu : C f C C avc : C f la éfénc d coupl. C la band d'hytéé du coctu. Cpndant, la dffénc avc l contôl du flux t qu l coupl put êt potf ou négatf lon l n d otaton d la machn. Dux oluton puvnt êt nvagé : un coctu à hytéé à to nvaux, un coctu à hytéé à dux nvaux.

55 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon II L coctu à to nvaux. Il pmt d contôl l motu dan dux n d otaton ot pou un coupl potf ou négatf. La fgu II.5 mont l'état d ot du compaatu uvant l'évoluton du coupl. La ot du coctu pénté pa la vaabl boolénn ccpl ndqu dctmnt l'ampltud du coupl dot êt augmnté n valu abolu ccpl= pou un congn potv t ccpl=- pou un congn négatv ou dmnué ccpl=. Ccpl C C C f C - Fgu II-5 : coctu d coupl à to nvaux. L coctu à to nvaux pmt d fonctonn dan l quat quadant an ntvnton u la tuctu. II L coctu à dux nvaux C coctu t dntqu à clu utlé pou l contôl du modul d flux. Il n'auto l contôl du coupl qu dan un ul n d otaton. An ul l vctu V + t V +2 puvnt êt élctonné pou fa évolu l flux. Pa conéqunt, la dmnuton du coupl t unqumnt éalé pa la élcton d vctu nul. Avc c coctu, pou nv l n d otaton d la machn, l t néca d co dux pha d la machn.

56 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Cpndant c coctu t plu mpl à mplant. D plu, n élctonnant coctmnt l vctu nul uvant l zon N, on 'apçot qu pou chaqu zon l y a un ba d l'ondulu qu n commut jama. Cc pmt an d dmnu la féqunc d commutaton d ntuptu, domnant an l pt pa commutaton au nvau d l'ondulu. II.2.5 Tabl d vété t chéma d'mplantaton d la DTC La tabl d command t contut n foncton d l'état d vaabl cfx, ccpl t d la zon N d la poton d. Ell pént donc ou la fom uvant : Tabl d command. Cfx= Cfx= N Compaatu Ccpl= V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 2 Ccpl= V 7 V V 7 V V 7 V Nvaux Ccpl=- V 6 V V 2 V 3 V 4 V 5 3 Nvaux Ccpl= V 3 V 4 V 5 V 6 V V 2 2 Ccpl= V V 7 V V 7 V V 7 Nvaux Ccpl=- V 5 V 6 V V 2 V 3 V 4 3 Nvaux Fgu II.6 : Tabl d command tnant compt d dux ca du contôlu d coupl. On élctonn l'un d vctu nul V ou V 7. La otaton du flux t aêté t cla ntaîn un décoanc du coupl C. On chot altnatvmnt V ou V 7 d manè à mnm l nomb d commutaton d l'ondulu.

57 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon La tuctu du contôl dct d coupl t éumé c-dou : U MAS Ω chag S a S b S c Tablau d command ccpl cfx S N I a I b I c ccpl C - V Etmaton d ˆ, Cˆ, ˆ ˆ ˆ Ĉ cfx Φ f PI C f - Ω f + Fgu II.7 chéma d la tuctu généal du contôl dct du coupl

58 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon la fgu II.7 pént la tatég d command dct d coupl d'un machn aynchon. L chox judcux d lagu d band d hytéé d compaatu d flux t du coupl t l'ntl pou la éalaton d pfomanc d la DTC. En fft, un band az lag donn lu à d pulaton plu ampl u l gandu à contôl; d'aut pa, un lagu d band az étot(féqunc élvé) a contagnant pou l ntuptu d puanc, vo machn. En out, mêm l'écat u l gandu contôlé (flux ou coupl), dépa la bond pm, l aut pha nflux l changmnt d équnc. II.3 Smulaton L mulaton pénté dan c chapt ont éalé u un machn aynchon tphaé almnté pa un ondulu d tnon t ploté pa un command dct d coupl (DTC). L paamèt d la machn ont mntonné dan l'annx. Nou avon, n out, fat l chox uvant : Un band d'hytéé (DTC) d.wb pou l flux t d 2.8 N.m pou l coupl. Un flux tatoqu d éfénc d Wb. Un band d'hytéé d. Wb pou la FOC n couant. La fgu II.8 mont la épon du ytèm d contôl à l'applcaton d'un chag d 2 Nm, t un vt d éfénc d ad/. L coupl t la vt uvnt bn lu éfénc avc un dynamqu tè apd. On put maqu au qu l compaatu à hytéé a pm d mantn l'xtémté du flux tatoqu dan la band d'hytéé. La tajcto du flux tatoqu t patqumnt ccula.

59 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Fgu II.8 Réultat d mulaton d la DTC n chag La fgu II.9 pént la épon du motu à l'nvon d vt. Dan c ca, on va utl un tabl d commutaton à to nvaux puqu l motu toun dan l dux n d otaton. En épon à c changmnt, l coupl pnd la valu mnmal pu mont à la valu du coupl étant. Il foc l motu à chang on n d otaton. Un changmnt ntantané t obvé u l couant t u la vt.

60 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Fgu II.9 : Réultat d mulaton d la DTC avc nvon du n d otaton II.4 Compaaon d mulaton DTC t FOC n couant Pou mux appéc l pfomanc d la command DTC, un étud compaatv avc la command vctoll pa ontaton du flux otoqu (FOC) t mné avc t an contôl d vt. II.4. Réultat d mulaton FOC t DTC avc boucl d vt L fgu II. montnt l éultat d mulaton obtnu avc un démaag à vd uv d'un applcaton d'un coupl d chag d 2 Nm à t=.2 cond. On maqu qu la DTC pént un dynamqu élvé an dépamnt au démaag. Pa cont, la FOC fat valo

61 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon toujou l dlmm apdté - dépamnt qu caacté l ytèm lnéa. On maqu au qu la DTC t mon nbl à l'applcaton d la chag. Pou la épon du flux, ll t pqu ntantané dan l ca d la DTC, c qu amélo donc la dynamqu d la machn Fgu II. : Vt t modul du flux tatoqu pou l command : a- FOC n couant b- DTC L fgu II. montnt l éultat d mulaton du coupl t du couant. On maqu qu la DTC pént un pc au démaag nféu à clu d la FOC t un épon apd au coupl d chag, c qu pmt l'élmnaton apd d ptubaton.

62 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon Pou l couant, on maqu qu l couant dan l ca d la DTC t plu ocllant au démaag pa appot à clu d la FOC ca l couant d la DTC t contôlé ndctmnt ma l couant d la FOC t contôlé dctmnt pa cont-éacton. - a - b - Fgu II. : Réultat d mulaton du coupl t d couant pou l dux command : a) FOC n couant b) DTC L fgu II.2 montnt l égm pmannt du couant t coupl. On maqu qu l hamonqu ont plu mpotant dan l ca d la DTC.

63 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon - a - - b - Fgu II.2 Répon du coupl t du couant n égm établ pou l dux command: a FOC n couant b - DTC II.4.2 Réultat d mulaton FOC t DTC an boucl d vt La command dct du coupl t un command an captu d vt. D nombu applcaton l'adoptnt, comm la tacton fova, l machn-outl t l véhcul élctqu, écmmnt. Comm pécédmmnt, l éultat d la command DTC ont pénté n compaaon avc cux d la command vctoll pa ontaton d flux otoqu n couant.

64 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon La fgu II.3 mont l éultat d mulaton obtnu pa applcaton d'un échlon d command d coupl d éfénc égal 5 N.m à l'ntant cond, uv d'un aut échlon d 35 N.m à l'ntant.2 cond. La compaaon nt l dux épon mont qu la DTC pént un mllu dynamqu t un mllu pécon à l'établmnt d gandu. On maqu au qu la FOC n couant pént un bonn dynamqu du coupl apè l'établmnt du flux ma c dynamqu ont mauva au démaag. En conéqunc, l flux n't pa contôlé t établt lntmnt. - a - - b - Fgu II.3 : Réultat d mulaton du coupl pou l dux command: a FOC n couant b - DTC

65 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon La fgu II.4 mont l éultat d mulaton du couant t du modul du flux tatoqu. On maqu un pc d couant pou la DTC, dû à l'établmnt apd du coupl t du flux au démaag. On maqu au la pénc d ocllaton du flux au démaag à cau du tm étf R.. En fft, la tchnqu DTC t ntllmnt baé u l calcul du flux tatoqu qu t égal à l'ntégal d (V -R. ). La valu d la étanc tatoqu R, qu chang n foncton d la tmpéatu utout aux ba vt où la dffénc (V -R. ) t tè ptt, put podu un éultat tè mpéc. - a - - b - Fgu II.4 : Réultat d mulaton du couant t du coupl pou l dux command: a FOC n couant b DTC

66 Chapt II Command dct du coupl d'un machn aynchon II.5 Dcuon On a pénté un compaaon nt l dux tatég d command (command pa ontaton d flux otoqu FOC t command dct d coupl DTC). La compaaon t baé u l dv caactétqu d contôl. La command DTC a monté l avantag uvant : la éducton du tmp d épon du coupl, la obut pa appot aux vaaton d paamèt d la machn t d l'almntaton, l'mpoton dct d l'ampltud d ondulaton du coupl t du flux, adaptaton natull à l'abnc d captu mécanqu conncté à l'ab motu. Ell pént néanmon dux poblèm maju : abnc d maît d hamonqu du coupl (compatblté élctomagnétqu, but audbl), xctaton d ctan mod mécanqu éonnant (coupl pulato) pouvant ntaîn un vllmnt pécoc du ytèm. Concluon L pncp du contôl dct du coupl, pénté dan c chapt, appot un oluton tè ntéant aux poblèm d obut t d dynamqu nconté dan l contôl vctol à flux otoqu onté d machn aynchon. L contôl du coupl obtnu t tè pfomant t n néct aucun captu mécanqu pou connaît la poton du oto ou la vt d la machn. La dynamqu u l coupl élctomagnétqu t tè mpotant tout n gadant un bonn pécon d contôl. L'étud d pncp d la tuctu d command a été élaboé à pat d condton d fonctonnmnt déal où l'on condè la vt uffammnt élvé pou néglg l ôl d la étanc tatoqu. Dan la ut, on étuda la tuctu d contôl dct du coupl dan d condton d fonctonnmnt plu contagnant.

67 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl Chapt III Améloaton d la command dct du coupl Intoducton Amélo l pfomanc d la DTC claqu vnt utout à maît la vaaton d la féqunc d commutaton t édu l ondulaton u l coupl t u l flux. Dan not taval on aua pént dux oluton baé u dffént appoch puvnt êt adopté. - La mnmaton d l'fft du tm étf (R. ) u l gandu à contôl lo du démaag t fonctonnmnt à fabl vt avc la tatég d décalag d zon d poton du flux tatoqu. - L'utlaton d'aut typ d tabl d vété. III. Efft du tm étf u l pfomanc d la DTC L pncp d la DTC ont été établ pélmnamnt avc l'hypothè d néglg l'nflunc du tm étf. Cll-c n't plu vald l condton d fonctonnmnt ont à ba t moynn vt, t pécalmnt au démaag. Il t néca d'étud l compotmnt du flux du coupl, lo d lu établmnt pctf, à la m n out du ytèm. III.. Phénomèn d'ondulaton du flux tatoqu Dan l condton d'établmnt d gandu flux t coupl, l équaton d la machn élaboé dan l éféntl lé au tato dovnt tn compt d l'évoluton d l'ampltud du flux

68 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl tatoqu. An, à pat d l'xpon d la tnon tatoqu V (3.), foncton d la foc élctomotc E d dt t du tm étf R. On put éc l'équaton uvant: d dt V R E A l'ogn, l'ampltud du flux t l coupl ont nul. Duant tout la pha d pogon d dux gandu t C ul l vctu tnon tatoqu V +, copondant à un zon N, t élctonné pa l command n ot d l'ondulu. V +2 V +3 V + V E R δ Φ 2 V + E A δ V + N= V +4 V +5 Φ Fgu III. Tajcto d Φ, lo d l'établmnt multané du flux t du coupl. Su la fgu III., on put obv un décalag δ, nt la foc élctomotc E t la tnon applqu V +. C décalag t foncton d la gandu du tm étf R. An, on mont qu l'évoluton du vctu flux Φ dépnd d l'nflunc d la étanc tatoqu. Pa conéqunt, n début d zon N=, l'xtémté du vctu flux Φ, noté Φ u la fgu III., ut la dcton d E. On not alo, qu l'ampltud du flux tatoqu Φ va décoît au lu d coît, comm l pévot la élcton du vctu V +.

69 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl D plu, ctt décoanc t foncton d la gandu dévé angula maxmal au début d la zon N=. d dt, qu t A pat du pont A, pénté u la fgu III. l'évoluton du modul du flux Φ (noté Φ 2 ) va 'nv t commnc à augmnt. On lèv qu ctt pogon t plu lnt qu pécédmmnt, ca loqu l'xtémté d Φ 2 'élogn t la dévé angula pogvmnt. d dt dmnu An, lo d l'établmnt multané du flux t du coupl, l'ampltud du flux Φ pog n décvant un ondulaton. Ctt ondulaton t lé à l'nflunc du vctu applqué V +, lo du déplacmnt du flux tatoqu u un zon N=. D plu, l vaaton d dévé angula qu n éult, ntaînnt d légè ocllaton du flux nt l début t la fn d la zon N [3],[4]. C phénomèn d'ondulaton t d'ocllaton lvé u la pogon du flux tatoqu, puvnt êt m n évdnc pa la mulaton d la fgu III.2. C Φ N=5 N=6 Zon d poton N N= N=2 Fgu III.2 Etablmnt multané du flux t du coupl lo du démaag. (Φ f = wb, C f =2 N.m)

70 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl On not qu duant tout la pha d'établmnt du coupl, l'ampltud du flux Φ pog n ondulant. Chacun d c ondulaton copondnt à un zon d poton N du vctu flux Φ. L fft d'ocllaton ont bn maqué n début d zon, où l'on lèv un décoanc légèmnt accéléé. En fn d zon, c phénomèn 'nv t l'on lèv qu la coanc d flux t mon apd. L'nmbl d défaut d pogon du flux tatoqu, ntaîn un tad dan l'établmnt du flux tatoqu. Pa cont, l coupl n mbl pa tè affcté pa l vaaton du flux. On lèv n fft, qu'l 'établt an contant d pogon, c qu lu pmt d 'établ plu vt qu l flux tatoqu. D plu loqu l coupl dépa a valu d contôl, la command lu mpo un vctu nul (V ou V 7 ) pou fa décoît t l amn à a congn. Sou l'nflunc du tm étf, la élcton d'un tnon null modf l n t dcton d'évoluton du vctu flux, c qu décoîta d plu l modul du flux t alnta on établmnt d nouvau. III..2 Cocton d ondulaton du flux La décoanc d l'ampltud d Φ, qu l'on obv n début d zon N=, put êt atténué l'on put mantn la élcton du vctu tnon V, au dlà d la zon N=-. En fft, dan c ca, on put conv la coanc du flux tatoqu, t cc an modf la tabl d vété. Pou cla, on applqu un décalag d'ongl θ u l zon N d poton du flux tatoqu Φ. C déplacmnt d zon n't ffctf qu pou la dcton d la poton du flux tatoqu Φ. l'tmaton du coupl élctomagnétqu n't pa affcté pa l décalag. Pou un valu uffammnt élvé d w, l'nflunc du tm étf dvnt néglgabl t l'angl d décalag θ put an êt dmnué t annulé uvant la valu d pulaton w [4].

71 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl β N=+ θ N= α θ N=- Fgu III.3 Décalag d zon t modfcaton d la élcton d V pou un zon N=. III..3 Réulta d mulaton L éultat pénté u l fgu III.4 t III.5 on été éalé pa l mêm condton qu pécédmmnt, c dn étant éalé pou un décalag zonal d 5 cho apè pluu mulaton. L démaag t ffctu avc un coupl d éfénc d 5 Nm. L fgu III.4 pént l éultat d mulaton d'un démaag avc un coupl d éfénc d 5 Nm, avc l'applcaton d la méthod d décalag d zon. On not un dmnuton mpotant d ondulaton d l'ampltud du flux. L'établmnt du flux 'ffctu plu apdmnt. D plu ll dmnu légèmnt l tmp d épon d coupl. L fgu III.5 pént l flux t l couant au égm établ avc applcaton d vt d éfénc d 5d/. On not qu ou l'nflunc du tm étf l couant tatoqu 'écat az pént un légè améloaton d la dynamqu d épon d la vt otoqu.

72 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl a an cocton b avc cocton Fgu III.4 Réultat d mulaton du démaag avc un coupl d éfénc d 5 Nm.

73 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl San cocton Avc cocton Fgu III.5 Réultat d mulaton du démaag avc un vt d éfénc d 5 d/

74 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl III.2 Améloaton d la command DTC pa changmnt d la tabl d vété III.2. La command d la DTC modf La pmè dé qu t oulvé t d ay d amélo la DTC au moyn d chang la tabl d vété t modf l x zon d la DTC claqu. Au lu d'avo comm pm ctu la zon d -3 à 3, on aua d à 6. On put obv qu dan c ca l état non utlé dan la pmè zon ont V 3 t V 6 au lu d V t V 4. Ctt dvon d ctu t monté u la fgu III.6 [4],[7]. 3 2 V 3 V V 4 V 5 V 2 V 4 V 5 V a- -b - Fgu III.6 Défnton d ctu utlé dan la DTC : a- DTC claqu b- DTC modfé D'apè la fgu III.6, on put éc un tablau d compaaon nt l fft d tnon élctonné u l coupl t l flux pou l dux tchnqu.

75 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl DTC claqu DTC modfé -3 o 3 o o 6 o V V 2 V 3 V 4 V 5 V Coupl ambgu 9 3 CA, FA 5 9 C A, FD -5 5 Coupl ambgu -9-5 CD, FD -3 9 CD, FA 6 CD, FA 6 CA, FA 2 6 Flux ambgu 8 2 CA, FD -2-8 CD, FD -6-2 Fux ambgu Tablau III. Compotmnt du coupl t du flux pou tout l tnon élctonné pou la DTC claqu t la DTC modfé pou l pm ctu, avc : CA/CD : Coupl Augmnt/Dmnu. FA/FD : Flux Augmnt/Dmnu. On vot bn qu l tnon V t V 4 n ont pa utlé dan la DTC claqu pou l pm ctu, puqu l puvnt augmnt ou dmnu l coupl lon la poton du flux dan l mêm ctu. Dan la DTC modfé c t V 3 t V 6 qu n ont pa utlé, puqu dan c ca l ambguïté t dan l flux. C pont t un avantag pou la DTC modfé puqu l objctf ntl t d'abod d contôl l coupl. La nouvll tabl d vété a donné comm ut, tablau.iii.2 N Ccpl= V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V Cfx= Ccpl= V 7 V V 7 V V 7 V Ccpl= - V V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 Ccpl= V 4 V 5 V 6 V V 2 V 3 Cfx= Ccpl= V 7 V V 7 V V 7 V Ccpl= - V 5 V 6 V V 2 V 3 V 4 Tablau III.2 Tabl d vété d la DTC-modfé

76 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl III.2.. Réultat d mulaton L éultat d mulaton compaé nt la DTC claqu (coub à gauch) t modf (coub à dot) ont monté u l fgu III.7, t III.8 cla étant pou un fonctonnmnt à vt d 2 d/. Il noté qu l flux d la DTC modf 'établt plu apdmnt qu clu d la DTC claqu t on xtémté ut un tajcto patqumnt ccula, donc l'fft du tm étf t élmné pa ctt nouvll tabl modf. Ct établmnt apd du flux (pqu ntantané) dmnu l tanto du couant t amélo nttmnt la dynamqu lo du démaag d la machn. Nou gnalon d paag qu, l mulaton ffctué, pou d pont d fonctonnmnt poch d condton nomnal, ont monté qu la DTC modfé pént un tè fabl dynamqu du coupl. C éultat ndqunt qu la DTC modfé n put êt fonctonnll nomalmnt pou l gand vaaton d coupl ou d vt. Donc, l t cla qu'on put compo un tatég d command combnant à la fo la DTC modfé pou l fabl vt t la DTC claqu pou l gand vt.

77 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl a - DTC claqu b - DTC modfé FguIII.7 Réultat d mulaton du flux t du couant pou n vt d éfénc d 2 d/

78 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl a DTC claqu b DTC modfé FguIII.8 Réultat d mulaton d coupl t d la vt III.2.2 La command DTC avc tabl à 2 ctu Dan contôl DTC claqu, l y a dux vctu pa ctu qu péntnt un ambguïté dan l contôl d coupl, donc l n ont pa utlé (V t V +3 ). D mêm pou l contôl DTC modfé, l y a dux vctu pa ctu qu ntodunt un ambguïté dan l contôl du flux, donc l n ont pa au utlé (V +2 t V +5 ). Afn d'utlé l x vctu tnon pou l mêm ctu, l t utlé un nouvll tabl d élcton baé u l'utlaton d 2 ctu au lu d x comm l mont la fgu III.9.

79 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl V 4 (5) (6) V 3 (4) (3) V 2 (2) () V (7) (2) (8) () V 5 (9) () V 6 Fgu III.9 DTC avc 2 ctu. L tablau III.3. Rpént l ca où l'on put applqu l x vctu tnon pou l ctu S t S 2. S 2 Augmnt dmnu Flux V, V 2, V 6 V 3, V 4, V 5 coupl V, V 2, V 3 V 4, V 5, V 6 S Augmnt Dmnu Flux V, V 2, V 6 V 3, V 4, V 5 Coupl V 2, V 3, V 4 V 5, V 6, V Tablau III.4 Efft d x vctu tnon utlé dan l ctu S t S 2. Pou mux xplot c tnon, l t néca d défn l ptt t l gand vaaton du coupl t du flux ngndé pa c mêm tnon lon lu déphaag pa appot aux lmt d ctu, pa xmpl, l t évdnt qu V put podu un gand augmntaton dan l flux t un fabl augmntaton dan l coupl pou l ctu 2; pa cont dan l mêm ctu, V 2 augmnt fotmnt l coupl t légèmnt l flux.

80 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl Dan not ca on nté baucoup plu au coupl, donc pou tn compt d fabl t d gand vaaton du coupl on a utlé un coctu à hytéé à quat nvaux pou l coupl t un hytéé à dux nvaux pou l flux, fgu III.. C cpl 2 Cfx C 2 C 4 - C 4 2 C C* C 2 2 * - a b - Fgu III. Compaatu à hytéé a pou l coupl b pou l flux Fnalmnt, la tabl d élcton d tnon utlé pou ctt tchnqu t donné pa l tablau III.5 N Ccpl = 2 V 2 V 3 V 3 V 4 V 4 V 5 V 5 V 6 V 6 V V V 2 Cfx= Ccpl = * V 2 V * 2 V 3 V * 3 V 4 V * 4 V 5 V * 5 V 6 V * 6 V V Ccpl = - V * V V * 2 V 2 V * 3 V 3 V * 4 V 4 V * 5 V 5 V 6 * V 6 Ccpl = -2 V 6 V V V 2 V 2 V 3 V 3 V 4 V 4 V5 V 5 V 6 Ccpl = 2 V 3 V 4 V 4 V 5 V 5 V 6 V 6 V V V 2 V 2 V 3 Ccpl = V 4 * V 4 V 5 * V 5 V 6 * V 6 V * V V 2 * V 2 V 3 * V 3 Cfx= Ccpl = - V 7 V 5 V V 6 V 7 V V V 2 V 7 V 3 V V 4 Ccpl = -2 V 5 V 6 V 6 V V V 2 V 2 V 3 V 3 V 4 V 4 V 5 Tablau III.5 tabl d vété pou la DTC à 2 ctu

81 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl Rmaqu : notant qu: (2,-2) gand vaaton du coupl; (, -) fabl vaaton du coupl; * V pént un équnc non déé, pac qu'll n généé pa l ptt vaaton du coupl déé. III.2.2. Réultat d mulaton La fgu III. nou mont qu la DTC-2 ctu amélo nttmnt la fom du coupl dan l égm pmannt t ll pént l mêm dynamqu d épon qu la DTC claqu. Pa cont, ll pént un flux plu ocllant dan l égm pmannt qu clu d la DTC claqu. En fft, la DTC-2 ctu utl l mêm vctu tnon d la DTC claqu pou l gand vaaton du coupl (égm tanto), donc l ont l mêm dynamqu d épon du coupl. Pa cont pou l ptt vaaton du coupl (égm pmannt), la DTC-2 ctu utl d vctu qu podunt d fabl vaaton du coupl, donc d fabl ocllaton du coupl au égm pmannt; ma d un aut coté, c vctu tnon podunt d gand vaaton au nvau du flux. D plu la DTC-2 ctu 'nté baucoup plu au coupl du fat qu ll utl un coctu à hytéé à quat nvaux pou l contôl du coupl.

82 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl -a- -b- Fgu III. Répon n coupl t n flux pou la DTC claqu t la DTC 2 a DTC claqu b DTC - 2

83 Chapt III Améloaton d la command dct d coupl III.3 Concluon Dan c chapt dux appoch ont été xpoé pou l'améloaton d pfomanc d la DTC dont l pncpaux poblèm ont l'évoluton d la féqunc d commutaton, l ondulaton u l coupl, u l flux t u l couant. En fft, nou avon commncé pa d tatég mpl qu n'ntodunt pa d modfcaton notabl u la command afn d pct la mplcté d la DTC claqu. La pmè tatég cont à la mnmaton d l fft du tm étf qu détéo l fom du flux t du couant utout pou l fabl vt, ctt mnmaton t obtnu pa un mpl décalag d zon pa un angl détmné pa mulaton. Dan l duxèm appoch, un changmnt d tabl d vété t ffctué avc un modfcaton u l zon pa appot à la DTC. La tchnqu éultant dt DTC modfé a la mêm mplcté d la DTC claqu (pénté d bonn épon du flux t du coupl aux ba vt), ma ll n put pa tavall pou d pont d fonctonnmnt poch au pont nomnal. C qu nou a condut à utlé un aut tabl plu péc qu t la DTC 2 ctu. Ctt tchnqu amélo nttmnt la fom du coupl pa la mnmaton d ondulaton tout n convant la mêm dynamqu d la DTC claqu.

84 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon Chapt IV Command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon Intoducton La obut, l fabl coût, l pfomanc t la faclté d'nttn font l'ntéêt du motu aynchon dan l nombu applcaton ndutll gand publc. Pou avo un fonctonnmnt t un contôl péc, l égulaton d flux t d la vt ont ndpnabl [37], [38]. En fft, l command pfomant, comm la command vctoll t la DTC, pont u la connaanc du modèl mathématqu d la machn. Cc uppo qu'l faut connaît non ulmnt ctan vaabl élctqu non muabl dctmnt, comm l flux dan la machn, ma connaît au l paamèt du modèl utlé. S l'on chch d pfomanc optmal, l convnt donc d'tm avc pécon l état, vo l paamèt d la machn. C command ont donc été un pont d dépat mpotant d tavaux d chch u l'tmaton d l'état t d paamèt d la machn aynchon[39], [4]. L objctf d la command an captu ont : Réducton d complxté t d coût d matél, Robut mécanqu accu, Opéaton dan l nvonnmnt hotl, Un fablté plu élvé, Int nchangé d machn. La contbuton d c chapt t l dévloppmnt d'un ytèm d égulaton d vt baé pa EF DTC pou un xécuton améloé, patculèmnt cont d vaaton du coupl d chag. L'algothm dévloppé d'ef compot l'évaluaton d la vt t du flux tatoqu. L'xécuton du ytèm d command avc l'algothm popoé d'ef a été démonté avc d mulaton n utlant MATLAB / SIMULIN.

85 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon IV. Pncp généal d'un obvatu L objctf d un obvatu t d contu d gandu dont on n put ou n dé pa mu l état pa un méthod dct (fgu 4.) [29], [35]. u Pocu x A. x B. u y C.ˆ x y + - Modèl dcété xˆ A.ˆ x B. u.( y yˆ) y C.ˆ x ŷ xˆ Fgu 4. Pncp d'un obvatu d'état L'obvaton fat n dux pha. La pmè t un étap d'tmaton t la cond un étap d cocton. L'tmaton fat pa l calcul d gandu d'état à l'ad d modèl poch du ytèm (tmatu) t la cocton fat pa l'addton ou la outacton d la dffénc nt l état tmé t cux mué (u d'tmaton) qu l'on multpl pa un factu (gan d l obvatu). C gan égt la dynamqu t la obut d l'obvatu. Son chox t donc mpotant t dot êt adapté aux popété du ytèm dont on vut ffctu l'obvaton d état. Il xt d nombu tchnqu d obvaton. Ell dffént l un d aut n foncton d la natu du ytèm condéé (lnéa ou non lnéa), d l'nvonnmnt condéé (détmnt ou tochatqu) t, n fn, d la dmnon du vctu d'état à tm (complt ou édut). Dan ctt étud, l flt tochatqu d'od complt d alman a été tnu. Comm l fonctonnmnt du flt t n pénc du but, la quantfcaton d c but (état t mu) t ntll pou l bon fonctonnmnt du flt. Il t ntéant d appl l dffént ouc d c but.

86 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon IV.2 But IV.2. But d mu L but d mu concnnt la chaîn d mu d couant d lgn. C't- à- d l captu t l convtu analogqu - numéqu (CAN). Il y a donc pncpalmnt dux ouc d but analogqu, dû au captu, t un but d quantfcaton, dû au convtu analogqu - numéqu (CAN). L but éultant dépnd d chacun d c but [36]. IV.2.2 But d'état L but d'état nd compt d mpfcton du modèl pa appot à la machn éll. L pncpal appoxmaton ffctué copondnt aux hypothè qu ont pm d'élabo l modèl dynamqu d la machn aynchon (paagaph (I..2) du chapt I). En généal, un machn n't pa gouumnt ymétqu t la épatton du flux dan l'ntf n't pa gouumnt nuoïdal. C défaut, dû pncpalmnt à la fabcaton d la machn, ngndnt d hamonqu dan l tnon t l couant d la machn. La machn pént n généal, d pt f qu ont dffcl à dntf t complqunt l'xpon mathématqu du modèl d'état on vut l pnd n compt dan la modélaton. Cpndant, pou d machn dont la fabcaton t ogné, l défaut pécédnt n ont pa n généal pépondéant dan l tm d but [36]. Dan l ca d'un tmaton d'état an xtnon aux paamèt d la machn, l tm pépondéant d but d'état ont dû aux vaaton d paamèt d la machn. Il xt d'aut ouc d but d'état qu affctnt l ytèm comm l but d'état ntodut pa l'ondulu. L'nflunc d'un ncttud u la mu d la vt mécanqu (pou éactual la matc d'état "A" dan chaqu péod d'échantllonnag) put ntodu un but d'état utout loqu'on uppo qu la péod d'échantllonnag n't pa néglgabl dvant l contant d tmp mécanqu. Cpndant, l faut not qu la majoté d c but (état t mu) ont pépondéant dan l ca d banc xpémntaux t non dan d a d mulaton u un calculatu numéqu.

87 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon IV.3 Flt d alman IV.3. Pncp Dan la famll d obvatu, l flt d alman péuppo la pénc d but u l'état t u la ot. La pénc natull d but, loqu'un machn aynchon t ploté pa un ondulu, pént un agumnt pou c chox [27]. L flt d alman t un obvatu lnéa qu put êt, dan l ca d'un ytèm non lnéa, applqué au modèl lnéaé. On pal alo d flt d alman étndu. C dn put êt utlé pou l'tmaton d'état, vo d paamèt d la machn aynchon. L flt d alman pmt d éoud, dan l doman tmpol, l poblèm d l'tmaton tattqu pou d ytèm lnéa. Il fat appl à la péntaton d'état d ytèm lnéa tochatqu. Il fount alo un tmaton optmal au n d la vaanc mnmal an qu la vaanc d l'u d'tmaton [4]. Dan l ca d'un ytèm dct, la fomulaton du flt t patculèmnt adapté au tatmnt numéqu, donc à l'mplantaton u un calculatu n vu d on fonctonnmnt n tmp él. IV.3.2 Elaboaton du flt d alman IV.3.2. Modèl tochatqu L modèl d la machn aynchon dan l éféntl tatoqu put êt éct ou la fom d'état uvant: x A x B u (4.) y C x Où : x, u t y ont pctvmnt l'état, l'nté t la ot du ytèm tl qu: x y u u u t t t

88 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon L matc A, B t C ont pctvmnt la matc d'état, la matc d'nté t la matc d ot du ytèm, tl qu : R R L L R L w L R L R w L w L L R w L R L R A (4.2) L L B t C L coupl élctomagnétqu t donné pa : p C.. (4.3) Afn d'êt mplémnté dctmnt u un calculatu, l modèl d'état contnu dot êt dcété. L dffént gnaux ntvnant dan l modèl contnu (4.) ont donc échantllonné à un péod T. On po alo : kt y y kt u u kt x x (4.4) avc: t k k k k k x t t k k u u u La matc d'état dcèt t obtnu pa un dévloppmnt n é d Taylo à l'od un d l'xponntll d matc d'état contnu "A", puqu la vt mécanqu ntvnt dan

89 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon ctan coffcnt d la matc d'état contnu, la matc d tanton dot êt éactualé à chaqu téaton avc un mu d la vt mécanqu. En poant : w A kt w A (4.5) Il vnt : k B T B I A A w B T A w I T w A A.. xp 4 4 (4.6) avc : I 4 la matc dntté d'od 4. La dcétaton du modèl, donné pa l'équaton (4.), 'éct alo: Cx y u B x A x (4.7) Avc : R T R T T w T T w T w T T w T T A ; L T L T B (4.8) avc: T T ; T L ; L L ytèm étudé t uppoé déct pa un modèl d'état lna t dct donné pa l'équaton (4.7). Cpndant, c modèl t déal t n put vétablmnt nd compt d tou l phénomèn qu égnt l ytèm él. Afn d modél ct écat nt l ytèm él t l modèl élaboé, on ntodut donc dan l'équaton d'état du modèl (4.7) un vctu d ptubaton w k, nco applé but d'état. L mu ont toujou ntaché d'u. On ntodut donc dan l'équaton d mu un vctu d but d mu k v. L modèl d'état dct tnant compt d u condéé éct :

90 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon xk Ak xk Bkuk Wk (4.9) yk Cxk Vk Afn d'obtn un tmaton optmal pa l flt d alman, l but d'état Wk t d mu connu. ˆP / V k dovnt êt cnté, blanc, gaun, décoélé t matc d covaanc Q t R L'état ntal x t un vaabl aléato d péanc E connu, ndépndant d but d'état t d mu. x, d matc d covaanc / x En éumé nou avon: k E W E Vk t EW k. V t E Wk. W t E Vk. W Q R k k avc k,n (4.) où Q, R t P ont d matc ytématqu défn potv t onck, qu vaut k= t k. k t l ymbol d IV Flt d alman tandad La pédcton d l'état ˆ t d la matc d covaanc p ˆ / 'éct: x / xˆ pˆ / / A A.ˆ x / pˆ / B. A t. u Q (4.) L'étap d cocton éajut la pédcton à pat d mu y k+ pondéé pa l gan d alman k+ : x ˆ xˆ y C xˆ / /. / (4.2) L gan d alman k+ t détmné à pat d la matc d covaanc matc d covaanc d but d mu R: ˆ t C. P C R ˆ t d la p k / k ˆ t k Pk / k. C. k / k. (4.3) t ˆ I C Pˆ.. P / / (4.4)

91 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon L flt d alman tandad dct put mtt ou la fom du chéma uvant: u Machn aynchon y T Bo(z) T k y y ˆ Bo(z) + - u k B k + + x ˆ x ˆ / / Rtad T C y ˆ A k Fgu 4.2 Pncp du flt d alman IV Flt d alman étndu L flt d alman tandad, déct pécédmmnt, pmt l'tmaton d l'état d'un ytèm lnéa. S on vut tm d paamèt d la machn aynchon, un oluton cont à étnd l vctu d'état tmé aux paamèt chché. L modèl dvnt alo non lnéa. On put, ou ctan hypothè, applqu l flt d alman tandad à un modèl lnéaé du ytèm. Il faut alo ffctu un lnéaaton du ytèm à chaqu pa autou du pont d fonctonnmnt défn au pa pécédnt. Dan c ca, l compotmnt dynamqu du motu aynchon put êt modélé pa l modèl non lnéa uvant [29],[35], [36]. x h x f, u W y x V (4.5)

92 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon avc : x x où : x pént l vctu d état à tm t pént l vctu d paamèt à tm. Etant donné qu : x t EW W t Q t Q. avc : x x E W W. Q x : matc d covaanc d état. Q : matc d covaanc d paamèt. En uppoant qu l vaaton d paamèt t d état ont ndépndant, l éult qu la matc Q t dagonal t on défnt: Q Q x Q (4.6) IV Applcaton d flt d alman étndu au machn aynchon L'algothm d'tmaton d vt pa flt d alman étndu t mulé pa MATLAB/SIMULIN qu compo d'un bloc "S-Functon" monté dan la fgu (4.3) 2 Tnon 2 Couant Flt d alman S-Functon î î ˆ ˆ ˆ Fgu 4.3 L modèl mulnk d flt d alman étndu

93 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon L pocu d'obvaton d flt d alman étndu t donné dan l étap uvant :. Pédcton du vctu d'état étndu u x f x. ˆ / / (4.7) Où: w R R u L T T w T T w T u L T w T T w T T F avc: T T ; T L ; L 2. pédcton d la matc d covaanc La pédcton d covaanc t pénté pa : Q F P F P t / / ˆ ˆ (4.8) où : Q t un matc d covaanc d but. Avc : (4.9) où: k R T R T T T T w T T w T T T w T T w T T F k k k k x u x f F, k k k x x / ˆ

94 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon 3. Calcul du gan d alman L gan d flt d alman (matc d cocton) t calculé pa : Pˆ H ˆ t H P H R t / / (4.2) avc : H k h x x k k ˆ x k xk / k (4.2) Où: H k 4. Etmaton du vctu d'état étndu x ˆ xˆ y H xˆ / / / 5. Etmaton d la matc d covaanc (4.22) ˆ ˆ ˆ (4.23) P / P /. H. P / IV.3.3 Chox d matc Q t R C't va c matc qu paont l dffént état mué, pédt t tmé. Lu but t d mnm l u lé à un modélaton appoché t à la pénc d but u l mu. C églag qut un attnton patculè t ul un églag n lgn pmt d vald l fonctonnmnt du flt. Cpndant, qulqu gand lgn pmttnt d compnd l'nflunc du églag d c valu pa appot à la dynamqu t la tablté du fltag. La matc Q lé aux but ntachant l'état, pmt d égl la qualté tmé d not modélaton t d a dcétaton. Un fot valu d Q donn un fot valu du gan éduant l'mpotanc d la modélaton t d la dynamqu du flt. La mu poèd alo un pod latf plu mpotant. Un top fot valu d Q put cpndant cé un ntablté d l'obvaton.

95 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon La matc R ègl, quant à ll, l pod d mu. Un fot valu ndqu un gand ncttud d la mu. Pa cont, un fabl valu pmt d donn un pod mpotant à la mu. Cpndant, l faut fa attnton au qu d'ntablté aux fabl valu d R. IV.4 Command dct d coupl (DTC) an captu d vt d'un MAS utlant l Flt d alman étndu La fgu (4.4) pént chéma bloc du ytèm d'ntaînmnt du motu aynchon commandé pa la command dct d coupl (DTC) an captu d vt utlant l flt d alman étndu. u u ˆ + - ˆ 2 ˆ 2 Compaatu d flux ŵ, î î Flt d alman Etndu ˆ ˆ Sélcton d ctu ˆ a b α,β c a,b,c w f PI C Tablau d command Ondulu ŵ Ĉ Compaatu d coupl p ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ, î, î MAS Fgu 4.4 command dct d coupl an captu d vt utlant flt d alman étndu

96 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon IV.4. Réulta d mulaton Afn d mont l xécuton t la obut d l'algothm d flt d alman étndu nou avon mulé l dffént ca, qu ont pénté nut. L xécuton tatqu t dynamqu d flt d alman étndu ont analyé lon l mulaton uvant: L matc d covaanc Q t R ont fxé comm ut: IV.4.. Démaag à vd avc ntoducton d'un coupl d chag L fgu (4.5) épént l éultat obtnu avc un démaag avd uv un coupl d chag d 5 Nm. Dan ct od, ll ont pénté la vt, l coupl, l couant t l flux tatoqu. On obv qu l'u d'tmaton dan cux dn ont ont néglgabl tant au pmannt qu'aux tanto. C éultat mont qu c flt t mplonté avc uccé dan un contôl dct d coupl DTC an captu d vt v-à-v d la vaaton d chag. Fgu 4.5 Régulaton d vt pa la command dct (DTC) an captu d'un motu aynchon (démaag avd avc ntoducton d chag)

97 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon Fgu 4.5 Régulaton d vt pa la command dct (DTC) an captu d'un motu aynchon (démaag avd avc ntoducton d chag) (ut)

98 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon Fgu 4.5 Régulaton d vt pa la command dct (DTC) an captu d'un motu aynchon (démaag avd avc ntoducton d chag) (ut)

99 Chapt IV command dct du coupl an captu mécanqu du motu aynchon IV.4..2 Invon d n d otaton On pocéd comm aupaavant, on pénta l'évoluton d vt, du coupl élctomagnétqu, d couant t flux tatoqu avc nvon d vt d otaton pou mont la obut d la DTC utlant l flt d alman étndu. Pou c la, on applqu un congn d vt à 57d/ pondant un dué d tmp t=.5, pu on nv l n d otaton du motu à -57d/. l éultat d mulaton t lluté dan l fgu (4.6). On vot bn qu l'obvatu d flt d alman étndu t obut pac qu la vaaton d vt t mpotant t la vt tmé ut la vt él quant l motu démaé t dan l momnt d'nvon d vt. Fgu 4.6 égulaton d vt d'un MAS avc un DTC an captu (Invon d n d otaton)

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