Commande Scalaire d'une Machine Asynchrone by : ATTOU Amine

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2. UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARETEMENT D’ÉLECTROTECHNIQUE Mini projet Département : ÉLECTROTECHNIQUE Option : Commande des Systèmes Electriques Intitulé: Commande scalaire d’une machine Asynchrone Présenté par : ATTOU Amine A U: 2010/2011

4. partie 02 : Modélisation de la MAS

5. partie 03 : la commande scalaire

6. partie 04 : résultat de simulation

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11. partie I: Généralités sur les machines MAS

12. partie II: Modélisation de la MAS

13. partie III: la commande scalaire

14. partie IV : résultat de simulation

15. conclusion7

16. Grace aux développements de la théorie de la commande électrique, le moteur asynchrone trouve sa place dans les applications industrielles, Son principal avantage réside dans l’absence de contacts électrique glissants. La machine asynchrone est simple de construction, robuste, Pour cela, elle est de plus en plus utilisée dans les entrainements a vitesse variable , Par contre sa commande est plus complexe pour d'obtenir le découplage des deux grandeurs de commande qui sont le flux magnétique et le couple électromagnétique Parmi les commandes proposées pour la MAS, on a la commande scalaire.La commande scalaire, la plus ancienne et la plus rustique, de nombreux variateurs équipés de ce contrôle sont utilisés, en particulier pour des applications industrielles de pompage ,climatisation ,ventilation. 8

18. partie I:Généralités sur les MAS

19. Partie II: Modélisation de la MAS

20. partie III: la commande scalaire

21. partie IV : résultat de simulation

22. conclusion9

24. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.

25. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique. Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 10 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :

27. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.

28. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique. Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 11 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :

30. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.

31. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique. Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 12 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :

33. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.

34. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique. Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 13 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :

35. 14 Modèle généralisé triphasé de la MAS Représentation schématique de la machine asynchrone

36. Hypothèses simplificatrices: La modélisation s’appuie sur un certain nombre d’hypothèses : Une parfaite symétrie de la machine. L’absence de saturation et de pertes dans un circuit magnétique. La répartition spatiale sinusoïdale des différents champs magnétiques le long de l’entrefer. Les résistances des enroulements ne varient pas avec la température. 15

38. partie I: Généralités sur les machines MAS

39. Partie II: Modélisation de la MAS

40. partie III: la commande scalaire

41. partie IV : résultat de simulation

42. conclusion16

43. Transformation de Park: La transformation de Park est une transformation du repère triphasé fixe par rapport austator dans un repère biphasé. Cette transformation permet de réduire la complexité dusystème. La transformation de Park est obtenue à partir d’une matrice unique (2x3) donnée par 17 Oùk est une constante qui peut prendre la valeur 2/ 3 pour la transformation nonconservation de puissance, ou la valeur pour la transformation avec conservation depuissance.

44. 18 Machine asynchrone vue dans le repère dq. Représentation symbolique de la machine asynchrone

45. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 19

46. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 20

47. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 21

48. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 22

49. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 23

50. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 24

51. 25 Schéma électrique équivalent: Les équations peuvent être représentées par le schéma électrique équivalent suivant :

52. pour compléter le modèle de la MAS on ajoute l’équation mécanique 26 L’équation électromagnétique

54. partieI: Généralités sur les machines MAS

55. partieII: Modélisation de la MAS

56. partie III: la commande scalaire

57. partie IV : résultat de simulation

58. conclusion27

59. III-la commande scalaire La commande scalaire est basée sur le modèle en régime permanent sinusoïdal. Elle permet d’atteindre des performances remarquables en pratique. Il existe plusieurs commandes scalaires selon qu’on agit sur le courant ou la tension. Elles dépendent surtout de la topologie de l’actionneur utilisé (onduleur de tension ou de courant). 28

60. Cycloconvertisseur Ce convertisseur est composé d'un redresseur triphasé à diode (éventuellement à thyristors contrôlés), d'un filtre et d'un onduleur comportant trois bras indépendants. Chaque bras est composé de deux interrupteurs pilotés de façon complémentaires. 29 alimentation de la machine

61. 30 Commande de l'onduleur La stratégie de commande par modulation de largeur d'impulsion (MLI) permet de convertir une tension de référence appelée modulante enune tension sous forme de créneaux; le principe de la MLI consiste à comparer le signal de référence (modulante), à un signal porteuse (triangulaire )de fréquence supérieure. Principe de la commande MLI- ST

63. Le coefficient de réglage:Principe de la commande MLI- ST

71. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.

73. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.

75. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.

77. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que très rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. 41

78. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que tres rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. Contrôle indirect du flux Les flux seront contrôlés indirectement a partir des courants statoriques ou des tensions statoriques définies en régime permanent sinusoïdale. Les stratégies de commande couramment utilisées seront : 42

79. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que tres rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. Contrôle indirect du flux Les flux seront contrôlés indirectement a partir des courants statoriques ou des tensions statoriques définies en régime permanent sinusoïdale. Les stratégies de commande couramment utilisées seront : Les stratégies de commande 43

82. les vitesses supérieures à la vitesse nominale: on diminuera le flux dans la Machine, et on disposera de la puissance nominale de la machine.45

83. 46 Fonctionnement à flux constant Si la pulsation rotorique très faible, alors la tension statorique devient: Si l'on néglige ainsi nous obtenons: Cette relation caractérise la loi Qui est égale a une constante.

84. 47 A-Contrôle direct de flux 1-Alimentation en courant a/Commutateur de courant Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux

85. 48 b/Onduleur de tension régulé en courant Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux

86. 49 2-Alimentation en tension Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux

87. 50 B-Contrôle indirect 1-Contrôle du flux à partir des courants statoriques 1-a : avec commutateur de courant Principe de commande du commutateur de courant

88. 51 1-b : avec onduleur de tension contrôlé en courant Principe de commande de l’onduleur de tension contrôlé en courant

89. 52 2-Contrôle du flux à partir des tensions statoriques La tension statorique s’exprime en fonction du flux statorique par la relation suivante: contrôle du flux à partir des tensions statoriques

91. partie I: Généralités sur les machines MAS

92. partie II: Modélisation de la MAS

93. partie III: la commande scalaire

94. partie IV : résultat de simulation

95. conclusion53

96. 54 Simulation de la machine AS avec la commande scalaire Block simulink: alimentation en tension

98. 56 courbe de couple courbe de courant

100. 58 courbe couple en charge

101. 59 courbe couple en charge ZOOM 0.7 0.8 0.9 courbe de courant en charge

103. partie I: Généralités sur les machines MAS

104. Partie II: Modélisation de la MAS

105. partie III: la commande scalaire

106. partie IV : résultat de simulation

107. conclusion60

108. Dans le cas d’un contrôle scalaire, le modèle de la machine est non linéaire Cette commande est suffisante pour l’obtention de commandes moyennement performantes. Les principes de contrôle du couple électromagnétique de la machine asynchrone,ont tous été élaborées à partir du modèle statique, par conséquencele couple n’est plus contrôlé lors des régimes transitoires. Dans le cas où l’on désire améliorer le contrôle du couple on régule directement le flux dans les deux cas d’alimentation de l’onduleur. Dans certain cas le contrôle est réalisé sans capteur mécanique à l’aide d’observateurs de flux et de vitesse. Pour des performances moyennes et pour les fonctionnements en survitesse, on fait appel de préférence au contrôle scalaire. 61 conclusion