Sommaire. Modulation de largeur d'impulsion Patrick ABATI Janvier 2003

Transcription

1 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Sommaire Caractéristiques du moto réducteur Flender Bilan des puissances Schéma équivalent simplifié du moteur Détermination des éléments du schéma équivalent Structure du variateur de vitesse MV 500 Schéma sous Cedrat - Circuit Valeurs et paramètres de simulation Tensions simples et courants par phase Tensions composées Courants dans les interrupteurs et la source Tensions aux bornes des interrupteurs Influence de l'indice de modulation Schéma sous SIM age 1 / 11

2 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Caractéristiques du moto - réducteur FLEDE à engrenages cylindriques D88-A90LC8F forme B3 couple nominal du réducteur : 1680.m rapport : 300,41 couple de sortie : 150.m vitesse de sortie :,3 tr/mn puissance moteur : 0,55 kw à 690 tr/mn tension d'alimentation : 0-4 V / V courant nominal : 3,8 A /, A cosφ 0,6 I D / I,8 ; C D / C 1,8 ; C M / C 1,9 rendement moteur 64% ; réducteur 95% fréquence réseau : 50 Hz fixation : carter à pied arbre de sortie : arbre plein (V50 x 100 ) protection : I55 poids : 94 kg ventilation externe contrôle : TC F Bilan des puissances On néglige les pertes joules statoriques, les pertes fer rotoriques et les pertes mécaniques. Schéma équivalent simplifié du moteur du : résistance représentant les pertes fer au stator X : réactance magnétisante du stator X : réactance totale de fuites : résistance du rotor ramenée au stator g : glissement age / 11

3 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Détermination des éléments du schéma équivalent vitesse de synchronisme : glissement nominal : π S π 750 pulsation de synchronisme : ΩS 78,5 rd/s π π 690 pulsation du rotor : Ω 7,3 rd/s U 550 puissance absorbée : A 859 W η 0,64 couple nominal : puissance transmise au rotor : pertes fer : couple maximal : X I I donc : 3 V C Ω X V 70, M + 30 F on pose : g g 3 g C S + 46 g A 597 C g Ω - puissance réactive totale : M , T U S S , W 3 V X Ω 60 f p 7,6.m C Ω 1,9 C , Ω 14,4 78,5 I 3 ( 0,9 A 46 Ω puissance réactive consommée par X puissance réactive consommée par X Q ou et S T S tr/mn , cette équation admet racines : 0 Ω et 46 Ω T a a J A X V I : A : Q Q ) S soit 8% 7,6 78,5 597 W 70, Q 1,9 7,6 14, ,08 19,7 Ω tgφ 859 1, VA 3 X A a - Q I (X.m 3,15 A >, A (impossible) T + ) 3 70, 0, VA 3 V 170 VA courant magnétisant : I X Q 3 I ,46 F + Q 3 V 15,5 Ω et F 3 I 1,46 A 6 3 1,46 41Ω age 3 / 11

4 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Structure du variateur de vitesse MV500 (Alstom) L'ensemble Dr1 à Dr6 constitue un redresseur triphasé à diodes, non réversible en courant. L'énergie ne peut donc transiter de la machine asynchrone vers le réseau. L'ensemble T1-D1 à T6-D6 constitue l'onduleur triphasé à modulation de largeur d'impulsion (MLI) qui impose la fréquence du champ tournant et l'amplitude du courant dans la machine. L'ensemble Th-f constitue le hacheur de freinage. Lors de la phase de freinage, la machine asynchrone fonctionne en génératrice. Son rotor doit tourner à une vitesse supérieure à celle du champ tournant créé par l'onduleur (hypersynchronisme). L'onduleur fonctionne en redresseur et l'énergie est récupérée par le condensateur de filtrage C. Ceci se traduit par une élévation de la tension aux bornes du condensateur. Lorsque la tension atteint un seuil défini, la résistance de freinage f est mise en service pour décharger le condensateur. La commande de Th est réalisée avec un rapport cyclique variable entre 0 et 1, la dissipation maximale se faisant pour la conduction continue de Th (freinage maximal). En outre le condensateur fournit la puissance réactive nécessaire à la magnétisation de la machine. age 4 / 11

5 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Schéma Cedrat - Circuit Avec une fréquence de 50Hz : L L 41Ω 46 Ω X 15,5 485 mh ω π 50 X 70, 3 mh ω π 50 Valeurs et paramètres de simulation E : source de tension continue 600 V Lr : inductance 3 mh r : résistance 15 Ω L : inductance 485 mh : résistance 41 Ω T interrupteur unidirectionnel commandé 10 kω à l'état bloqué 0,1 Ω à l'état passant V M 800 V Sinusoïde de référence : 50 Hz Indice de modulation : 9 Coefficient de réglage en tension : 100% Temps de garde : 0 Voie haute : commande MLI symétrique principale ( T1, T, T3 ) Voie basse: commande MLI symétrique complémentaire (T1', T', T3' ) hase au temps 0 : T1 et T1' : 0 T et T' : +10 T3 et T3' : -10 D : diode 10 kω à l'état bloqué 0,1 Ω à l'état passant V M 1500 V Simulation : Initialisation du calcul à 0 Durée de la simulation non stockée : 100 ms Durée de la simulation stockée : 30 ms Limite de tension : 800 V Limite de courant : 0 A 56 points par période age 5 / 11

6 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 tension et courant phase 1 tension et courant phase tension et courant phase 3 age 6 / 11

7 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 tension U 1 tension U 3 tension U 31 age 7 / 11

8 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 courant phase 1 courant interrupteur T1 courant diode D 1 courant diode D1 courant interrupteur T 1 courant source (E) tensions aux bornes des interrupteurs du bras 1 age 8 / 11

9 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Influence de l'indice de modulation Les relevés précédents ont été effectués avec un indice de modulation égal à 9. indice de modulation 1 indice de modulation 99 age 9 / 11

10 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 Schéma sous SIM 6.0 La simulation donne des résultats comparables. Courant par phase I1 Tension simple V1 age 10 / 11

11 Modulation de largeur d'impulsion atrick ABATI Janvier 003 SIM permet de générer une commande MLI à partir de signaux sinus et triangle. vref1 et vtri grille de T1 grille de T 1 age 11 / 11