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UNIVERSITE Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Dépa

UNIVERSITE Mohamed Khider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Présentés par : Proposé et dirigé par :  BAHAD ABDELOUAHAB Dr:  TOURQUI ABDENOUR Niveau : 1ER master GROUPE : ME ANNEE UNIVERSITAIRE: 2017/2018 03 Introduction Depuis plusieurs années, les recherches universitaires et industrielles ont été éveloppées à fin d’aboutir à un contrôle du variateur asynchrone, équivalent à celui d’un moteur à courant continu. Dans ce type de contrôle, le flux et le couple, deux variables essentielles de réglage, sont découplées et commandées indépendamment. Ce principe de commande découplée, conditionnant le fonctionnement stable du moteur asynchrone, est un principe caractéristique du contrôle vectoriel. Ce dernier conduit à des entraînements asynchrones à hautes performances industrielles supportant les perturbations dues à la charge. Les bases de cette théorie, appelée contrôle vectoriel ou contrôle par flux orienté ont été proposées par LASCKE en 1971. Il ramène le comportement du moteur à asynchrone à celui d’un moteur à courant continu. Il consiste à placer le repère (d, q) tel que l’axe (d),coïncide avec le flux à orienter Le but est d’éliminer le problème de couplage entre le rotor et le stator en dissociant le courant statorique en deux composantes en quadrature, de telle sorte que l’une des composantes commande le flux et l’autre commande le couple. Ceci permet de se ramener à des fonctionnements comparables à ceux d’un moteur à courant continu à excitation séparée,où le courant inducteur contrôle le flux et le courant induit contrôle le couple.le ombreuses variantes ont été présentées dans la littérature. On peut citer par exemple : Selon la source d’énergie: - Commande en tension. - Commande en courant. Selon l’orientation du repère (d, q) suivant : - Flux rotorique. - Flux statorique. - Flux d’entrefer. Selon la détermination de la position du flux : - Directe par mesure ou observation du vecteur flux (module, phase). - Indirecte par contrôle de la fréquence de glissement. Ce TP est consacré, à l’application de la technique de commande vectorielle directe par orientation du flux rotorique d’un moteur asynchrone alimenté par un onduleur de tension contrôlé par la technique (MLI). Modélisation de l’onduleur de tension On suppose que la commande de chacune de trois branches de l’onduleur est complémentaire, ce qui permet de les remplacer par des interrupteurs statiques à deux positions, Les tensions entre phases sont données par : Vab Vano Vbno , Vbc Vbno Vcno , Vca Vcno Vano Le moteur asynchrone constitue une charge triphasée équilibrée couplée en triangle ou en étoile avec un neutre isolé "n" d’où: Van Vbn Vcn 0 Cette relation permet d'écrire: L'utilisation de l'expression permet d'établir les équations instantanées des tensions simples en fonction des grandeurs de commandes: Pour simplifier les calculs et représenter ces tensions, appliquons la transformation triphasée/biphasée respectant le transfert de puissance (transformation de Concordia): Il existe différentes stratégies de commande permettant de déterminer les trois fonctions logiques Si (i=a, b, c). Nous parlerons généralement de la commande MLI Commande de l’onduleur de tension L'objectif de la commande de l'onduleur de tension consiste, à envoyer des séquences d'amorçage et de blocage aux semi-conducteurs de l'onduleur. Les modalités d'implantation et les principes utilisés pour déterminer les instants de commande sont très variés . Les deux principales familles de commande des convertisseurs statiques sont : la commande par hystérésis, la commande par modulation de largeur d’impulsion (MLI). La technique de commande par hystérésis C’est une technique très simple à implanter. Elle s'intéresse directement au contrôle du courant, Le principe de contrôle des courants par hystérésis consiste à maintenir chacun des courants générés dans une bande enveloppant les courants de référence. Chaque violation de cette bande donne un ordre de commutation . La figure (Fig. I.9) présente le schéma de principe de cette technique . Les courants de référence sont donné par : Ces courants de référence sont comparés avec ceux des phases de chaque bras de l'onduleur, la différence entre le courant de référence ܫ ݆ݎ݂݁(t) et le courant mesuré ܫ ݆(t), c'est l'écart du courant ܫ ݆݁(t) appliqué à l'entrée du bloc de l'hystérésis qui fournit le signal logique(1 ou 0). comme montre la figure ci-contre Principe de la commande vectorielle du moteur asynchrone La commande par orientation du flux, consiste à régler le flux par une composante directe du courant et le couple par la composante en quadrature. Dans ce contexte, le choix adéquat du système (d, q) est très important, il doit être adapté à cette commande qui garantit le écouplage entre le flux et le couple . La commande vectorielle est basée sur le choix d’un repère de référence (d, q) lié au champ tournant. Si on décompose le courant statorique en ses composantes sd I suivant le flux rotorique et sq I en quadrature avec ce flux, on met en évidence une commande découplée du flux et du couple. On aura alors des fonctionnements similaires à ceux d’une machine à courant continu à excitation séparée, où le découplage est naturel entre le couple et le flux . La commande vectorielle impose à la machine asynchrone à cage une analogie, avec la machine à courant continu à excitation séparée . Nous noterons cependant, que la commande vectorielle impose le pilotage d'un convertisseur de puissance par un élément de commande basé sur le principe de la Modulation de Largeur d'Impulsion (MLI) Modélisation vectorielle du moteur asynchrone Au stator comme au rotor, les courants triphasés parcourant des enroulements triphasés créent des champs magnétiques pulsatoires, dont les superpositions génèrent des champs magnétiques tournants . Sur cette base, on peut généraliser à tout systèmes et grandeurs triphasées la représentation vectorielle, par la transformation suivante: Représentation d’état du modèle de la machine : La représentation d’état de la machine asynchrone dépend du repère choisi et du choix des variables d’état pour les équations électriques. Nous écrivons les équations dans le repère (   ) car c’est la solution la plus générale et la plus complexe. Le choix des variables d’état dépend des objectifs soit pour la commande soit pour l’observation. Modèle de la machine asynchrone alimentée en tension Pour une machine asynchrone triphasée alimentée en tension, les tensions statoriques ) V , V ( qs ds et la vitesse du champ tournant s sont considérées comme variables de commande, le couple résistant Cr comme perturbation. Nous choisissons dans notre cas, le vecteur d’état suivant : ) ( qr dr qs ds T u I I    X Ce choix de variable se justifie d’une part, par le fait que les courants statoriques sont mesurables et d’autre part parce que l’on veut contrôler la norme du flux rotorique. Pour mettre sous forme d’équation d’état, le modèle de la machine, nous devons modifier les équations d’état (7) en utilisant (8) pour les exprimer en fonction des variables du vecteur d’état T u X . Après simplification et réarrangement du modèle, nous obtenons U B X A X u u u u    A= ۏ ێ ێ ێ ێ ێ ۍܴ௦ ߱ݏቀ ௅௠మ ௅௥−ܮݏቁ 0 −߱௦ ௅௠ ୐୰ ߱௦ቀܮݏ− ௅௠మ ௅௥ቁ ܴ௦ ߱௦ ௅௠ ୐୰ 0 − ୖ౨୐ౣ ୐୰ 0 ି ୖ୰ ୐୰ −߱௦௥ 0 − ୖ౨୐ౣ ୐୰ −߱௦௥ ି ୖ୰ ୐୰ ے ۑ ۑ ۑ ۑ ۑ ې Paramètre de la Machine asynchrone : Rs=6.75 ,Rr=6.21,Ls=0.5192,Lr=0.5192,J=0.01240,Lm=0.4957,F=0.002,f=50 p=2,Ws=2*p*f,Kp=17.85,Ki=1.6e3 B= ۏ ێ ێ ێ ۍ ܮݏ− ௅௠మ ௅௥ 0 ௅௠ ୐୰ 0 0 ܮݏ− ௅௠మ ௅௥ 0 ௅௠ ୐୰ 0 0 1 0 0 0 0 1 ے ۑ ۑ ۑ ې A1= ۏ ێ ێ ێ ێ ێ ۍ ܴ௦ ቀ ௅௠మ ௅௥−ܮݏቁ 0 − ௅௠ ୐୰ ቀܮݏ− ௅௠మ ௅௥ቁ ܴ௦ ௅௠ ୐୰ 0 − ୖ౨୐ౣ ୐୰ 0 ୖ୰ ୐୰ 0 0 − ୖ౨୐ౣ ୐୰ 0 ୖ୰ ୐୰ ے ۑ ۑ ۑ ۑ ۑ ې A2= ۏ ێ ێ ێ ۍ 0 ߱ݏ 0 ߱௦ ߱௦ 0 ߱௦ 0 0 0 0 −߱௦௥ 0 0 ߱௦௥ 0 ے ۑ ۑ ۑ ې A2= ۏ ێ ێ ێ ۍ 0 ߱ݏ 0 ߱௦ ߱௦ 0 ߱௦ 0 0 0 0 −߱௦௥ 0 0 ߱௦௥ 0 ے ۑ ۑ ۑ ې + ۏ ێ ێ ێ ۍ0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 −߱௦௥ 0 0 ߱௦௥ 0 ے ۑ ۑ ۑ ې [A2]=[W1]+[W2] Tests de simulation : Dans cette partie d'étude, nous somme intéressé à l'influence de la bande d'hystérésis sur les performances de la machine à induction surtout au niveau de la vitesse, couple, et la forme des courants ainsi la fréquence de commutation des interrupteurs pour cela nous avons simulé l'ensemble machine-onduleur à vide puis en charge à partir de l'instant t=1s jusqu'à t= 2s sous un couple résistant de valeur Cr=5 N.m. Fig 1.18 Modèle de l'onduleur triphasé 1) Essai à faible vitessse : Essai à 100 rad/s : Inversement du sens de rotation : Interprétation des résultats de la simulation : montrent les résultats obtenus par un contrôle à hystérésis. On constate les remarques suivantes:  la réponse de vitesse pour la MAS alimentée directement par réseau ou par uploads/Industriel/ commande-victorielle-d-x27-un-mas.pdf