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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    CHAPITRE 1

    MOD!I"ATIO#  DE !’ A""OCIATIO# 

    O#D$!E$R-MACHI#E

    I.1 INTRODUCTION

    La machine asynchrone ou machine à induction est actuellement la

    machine électrique dont l’usage est le plus répandu dans l’industrie.

    Son principal avantage réside dans l’absence des contacts électriques

    glissants, ce qui conduit une structure simple et robuste facile àconstruire reliée directement au réseau industriel à tension et fréquence

    constante elle tourne à vitesse peu diérente de la vitesse synchrone.

    Le modèle mathématique d’une machine asynchrone !"S# nous

    facilite largement son étude et permet sa commande dans les diérents

    régimes de fonctionnement transitoire ou permanant [1].

    $e modèle ne doit pas %tre trop simple pour ne pas s’éloigner de la

    réalité physique, et ne doit pas %tre trop comple&e pour simpli'er

    l’analyse et la synthèse des structures de commande.$e chapitre est consacré à la modélisation des machines asynchrones

    triphasée sous forme d’équation d’état en vue de leur commande.

    (nsuite, nous rappelons le modèle du convertisseur statique un

    onduleur à !L)#. *uis nous simulons l’association convertisseur+ machine

    a'n de valider nos modèles [2].

    I.2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA MACHINE

    ASYNCHRONE

    La machine asynchrone est une machine à courant alternatif appelée

    aussi machine à induction utilisé le plus souvent comme moteur et

    caractérisée par le fait que son rotor ne tourne pas à la m%me vitesse

    de synchronisme, d’o le nom asynchrone.

    Le fonctionnement de la machine asynchrone est basé sur le principe

    d’interaction électromagnétique, en eet le stator étant alimente par le

    courant triphasé de fréquence f, va donner naissance à un champ

    tournant de l’entrefer à la vitesse +angulaire [3].

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    B

    b

    Fig. I.1 : Représentation d’une machine asynchrone triphasée au stator et au rotor 

    2

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    $e champ va traverser les bobines du rotor court+circuité en

    donnant naissance à un courant induit, l’interaction entre ce courant et

    le champ glissant va donner naissance à des forces s’e&er-ants sur les

    brins du rotor dont le moment par rapport à l’a&e de rotation constituerale couple de la machine [4].

    I.3 DESCRIPTION DE LA MACHINE ASYNCHRONE

    $es machines sont économiques, robustes, et 'able, et sont

    disponibles dans une gamme de faible puissance à des puissances

    élevées.

    La machine asynchrone représentée par le schéma de la 'gure )+ se

    compose /

    0’un circuit porté par le stator et comportant trois phasesidentiques décalées dans l’espace faisant entre elles un angle

    égale à . $e circuit est relié à une source alternative

    d’alimentation triphasée. 0’un rotor comportant un bobinage triphasé de m%me nombre

    de p1les que celui du stator. $es trois bobinages sont couplés

    en étoile et court+circuités sur eu& m%mes. $e type de machine est dit à rotor bobiné, on peut trouver des

    rotors constitués de barres conductrices court+circuitées par un

    anneau conducteur de chaque e&trémité [5].

    I.4 MODELISATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    Le choi& d’un modèle de représentation, qu’il soit formel ou issu d’une

    identi'cation se fais tou2ours en fonction de type de commande à

    réaliser. Le modèle généralement retenu pour la machine asynchrone

    triphasé repose sur plusieurs hypothèses [6].

    I.5 HYPOTHESES SIMPLIFICATRICES

    L’utilisation des méthodes de transformation nécessite certaines

    hypothèses simpli'catrices /

      Les matériau& magnétiques du stator et du rotor ont une

    caractéristique d’aimantation B=f(H) linéaire.  La structure de la machine est symétrique pas de saillance#. L’induction électromagnétique est à répartition spatiale

    sinuso3dale le long de l’entrefer. L’in4uence de l’eet de peau et de l’échauement sur les

    caractéristiques n’est pas prise en compte.

    "ssimilation de la cage à un bobinage en court+circuit de m%me

    nombre de phases que le bobinage statorique. [2].

    I.6 EQUATIONS ELECTRIQUES ET MAGNETIQUES

    0’une manière générale, les équations régissant le fonctionnement

    électrique de la machine asynchrone sont en fonction de 4u& , du

    courant I, les inductances L  et des résistances 5, la loi de 6"5"0"7

    permet d’écrire /

    [U ]=[ R ] [ I ]+  ddt 

    ()= Li 

    ).#

    I.6.1 EQUATION DE TENSION

    "vec

    [ U ]=(U as U bs U cs U ar U br U cr )T 

    [ I ]=( I as I bs I cs I ar I br I cr )T 

    ).8#

    0onc on a /

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    [V asV bsV cs

    ]= R s[iasibsics

    ]+ ddt [❑as❑bs❑cs

    ]  ).9#0e m%me pour le rotor /

    V arV brV cr

    = R s

    iaribricr

    + d

    dt [❑ar❑br❑cr

    ]  ).:#

    ;u /

    [ R s]=[ R s   0 0

    0   R s   0

    0 0   R s]   ; [ R r]=[ Rr   0 0

    0   R r   0

    0 0   Rr]).cients,

    dont la moitié dépend du temps, par l’intermédiaire de

    Soit /

    [

    ❑as❑bs❑cs❑ar

    ❑br' 

    ❑cr' 

    ]=

    [

      l s   M s   M s   M 1' 

     M 3

    '  M 

    2

     M s   l s   M s   M 2' 

     M 1

    '  M 

    3

     M s   M s   l s   M 3' 

     M 2' 

     M 1' 

     M 1

    '  M 

    2

    '  M 

    3

    ' lr

    '  M r

    '  M r

     M 3

    '  M 

    1

    '  M 

    2

    '  M r

    ' lr

    '  M r

     M 2'   M 3'   M 1'   M r'   M r'  lr' 

    ][

    iasibsics

    iar' 

    ibr' 

    icr' 

    ]).=#

    "vec /

    {

      M 1

    ' = M ' cos (θ )

     M 2

    ' = M ' cos(θ−2 π 3 ) M 

    3

    ' = M ' cos

    (θ−4

     π 

    3

     )).?#

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    [❑abcs❑abcr ]=[ [ Ls ]   [ M sr'  ]

    [ M rs'  ] [ Lr'  ] ][iabcsiabcr ]

    ).@#

    [ Ls ]=[  ls   M s   M s M s   l s   M s M s   M s   ls

    ]   ).A#[ Lr ]=[

      lr   M r   M r M r   lr   M r M r   M r   lr

    ]).B#

    ;u /

     / représente la valeur ma&imale des mutuelles phases statoriques etrotoriques

     / La matrice des inductances statoriques

     / La matrice des inductances rotoriques

    Les matrices des inductances mutuelles stator+rotor et /

    [ M sr'  ]=[ M rs'  ]T 

    = M ' [  cos θ   cos(θ+ 2 π 3 )   cos(θ−2 π 3 )

    cos(θ−2 π 3 )   cos θ   cos(θ+ 2 π 3 )cos(θ+ 2 π 3 )   cos(θ−2 π 3 )   cos θ ]

    ).#

    (n mettant .@# dans, respectivement .9# et .:#, nous obtenons

    les deu& e&pressions suivantes /

    [vabcs]= [ Rs ] [iabc

    s ]+

     d

    dt  ([ Ls ] [iabc s]+[ M sr'  ] [iabc

    r

    '  ])

    [vabc r ]=0= [ Rr'  ] [iabcr

    '  ]+ ddt 

     ( [ Lr'  ] [iabcr'  ]+[ M sr'  ]T 

    [iabc s])  ).8#

    I.6.3 EQUATION DU COUPLE

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    Le couple est donné par l’e&pression suivante issue de la

    considération de la conversion électromécanique de l’énergie /

    C e= P [iasibsics ]  d

    dθ [ M sr ]

    iar

    ibricr

     

    ).9#

    I.6.4 EQUATION MCANIQUE

    L’équation mécanique est régie par l’équation suivante /

    d Ωr

    dt   =

    (C e−C r−f r Ωr )J 

     

    ).:#$ette mise en équation aboutit à des équations diérentielles à

    coe>cient variables courant, 4u&, et angle de position#.

    L’étude analytique du comportement du système et alors

    relativement laborieuse, vu le grand nombre de variables. ;n utilise

    alors des transformations mathématiques qui permettent de décrire le

    comportement de la machine à l’aide d’équation diérentielles à

    coe>cient constants.

    Les transformations utilisées doivent conserver la puissanceinstantanée et la réciprocité des inductances mutuelles. $eci permet

    d’établir une e&pression du couple électromagnétique dans le repère

    correspondant au système transformé et qui reste valable pour la

    machine réelle.

    I.6.5 MOD!LE DE PAR"  DE LA MACHINE ASYNCHRONE

    La transformation de *arC est constituée d’une transformation

    triphasé+biphasé suivie d’une rotation. (lle permet de passer du repère

    "D$ vers le repère   (α , β )   puis vers le repère   (d , q) . Le repère (α , β )

    est tou2ours '&e par rapport au repère "D$ 6ig. ).8.

    *ar contre le repère (d , q)  est mobile. )l forme avec le repère '&e

    (α , β )   un angle appelé l’angle de la transformation de *arC ou angle

    de *arC [#].

    La position du repère peut %tre '&ée par rapport au& trois

    référentiels /

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    Lm

    Lm

    Fig. I.2 : Modèle de Park de la M!

    "

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    $hamp tournant

    Stator

    5otor

    Les pro2ections des équations du modèle vectoriel dans le référentiel

    tournant (u), sur les deu& a&es (d , q)  du référentiel obtenu en posant

    pour chaque vecteur

     X ( )= X d+ !X q   ).

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    #

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    ;n peut noter les non+linéarités et les couplages dans les équations

    de la tension statorique et rotorique. $es équations auraient peut %tre

    également obtenues directement en appliquant au& équations

    matricielles la transformation de *arC E9F en prenant en compte le faitque dans beaucoup de cas la somme instantanée des grandeurs

    triphasées est nulle ce qui permet d’annuler la composante homopolaire

    .

    [ X d X q]=√2

    3 [   cosθ   cos(θ−2 π 

    3 )   cos(θ−4π 

    3 )−sin θ   −sin(θ−2π 3 )   sin(θ−4 π 3 ) ][

     #a #b #c

    ]).@#

    L’angle correspond à la position du repère choisi pour la

    transformation. La transformation inverse est donnée par /

    [ #a #b #c

    ]=√23 [  cosθ   −sin θ

    cos(θ−2 π 3 )   −sin (θ−2 π 3 )cos(θ− 4 π 3 )   −sin(θ−4 π 3 )] [ X d X q]

    ).A#

    Remar%ue &  La transformation de *arC peut également %tre

    obtenue à partir des composantes de concordia en faisant une

    rotation de l’angle . Le passage des composantes de concordia à celle

    de *arC se fait par /

    [ X d

     X q

    ]=

    [  cosθ   sin θ

    −sin θ   cosθ][ X α 

     X  β

    ]).8B#;n dé'nit également la transformation inverse /

    [ X α  X  β ]=[  cos θ   sin θ

    −sin θ   cos θ][ X d X q]).8#

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    q

    d

    $

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    [T (θ s ) ]=

    2

    3

    [  cos(θ s)   cos(θ s−2 π 3 )   cos(θ s−2 π 3 )

    −sin

    (θ s−

    2 π 

    3

     )  −sin

    (θ s−

    2 π 

    3

     )  −sin

    (θ s+

    2 π 

    3

     )√ 12   √12   √12

    ]).88#θ s

    (¿)−sin ¿cos(θ s)

    0

    θ s

    (¿−2 π 

    3  )

    d

    dt  [T −1 (θ s) ]=√23

    [

    −sin¿cos(θ s−2 π 3 )   0θ s+

    2 π 

    3(¿)

    −sin ¿cos

    (θ s+

    2 π 

    3

     )  0

     ]).89#

    [V dsV  qs]=√2

    3 [  cos (θ s )   cos(θ s−2 π 3 )   cos(θs+2

    π 

    3 )−sin (θs )   −sin(θ s−2 π 3 )   −sin (θs+ 2

    π 

    3 )√12   √12   √ 12 ][

    V asV bsV cs

    ]=[T  (θs ) ]   ).8:#

    [V  asV bsV cs

    ]=√23 [  cos (θ s )   −sin (θ s) √ 12

    cos (θ s−2 π 3 )   −sin(θ s−2 π 3 ) √ 12cos (θ s−2 π 3 )   −sin(θ s+ 2 π 3 ) √ 12 ] [V dsV qs]=[T −1 (θ s ) ][V dsV qs]

    ).8

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    'i() 1)* : Transformation a b c vers d, q de la MAS

    I.6.6 TRANSFORMATION DE CONCORDIA

    La transformation de $oncordia est constituée également d’une

    transformation triphasé+diphasée mais dans un repère '&e sans

    rotation. (lle transforme le système d’équation de repère abc vers le

    repère GH.

    *ar conséquent, si on considère un champ magnétique tournanttriphasé il sera réduit a deu& phases. (n eet, la transformation de

    $oncordia, illustrée sur la 'gure permet d’obtenir un système

    d’enroulement, deu& situées dans le m%me plan G,H# et une troisième

    perpendiculaire a ce plan. $’est la composante homopolaire qui est

    supposée négligeable dont le modèle est le suivant /

    (C 23)=

    √2

    3

    [1  −1

    2

    −12

    0 √3

    2−√

    3

    2 ]  I

    [ #α 

     # β

    ]=(C 23)

    [ #a #

    b #c ]).8=#

    (C 32 )=√23 [  1 0

    −12   √32−1

    2−√32 ]"  

     #a #b #c

    =(C 23) [ #α  # β]

    ).8?#

    d

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    I!!a A""lication au# $quations de tensions

    ;n va appliquer la transformation de *arC à l’e&pression de tension /

    [T −1

    s ) ] [V 

    dq s ]=[ R

    s ] [T −1

    s ) ] [ I 

    dq s ]+ d

    dt  ([T 

    −1

    s )] [❑dq s ])   ).8@#

    ;n multipliant les deu& membres de l’égalité par EJKs#F et en

    simpli'ant nous trouvons /

    [V dq s ]= [ R s ] [ I dq s ]+ d

    dt  [❑dq s ]+[T (θs)]

     d

    dt  ( [T −1 (θs ) ] [❑dqs ])   ).8A#

    "près un calcule directe nous obtenons /

    [T −1 (θs ) ]=

    [  0

      −d θs

    dt   0

    d θs

    dt   0 0

    0 0 0][T (θ s )]

     d

    dt  ¿

    ).9B#

    (t /

    [V dq s ]= [ R s ] [ I dqs ]+ d

    dt  [❑dq s ]+[

      0   −d θsdt 

      0

    d θs

    dt   0 0

    0 0 0] [❑dq s ]¿).9#

    ;u encore /

    [V dsV qs]=[

     R s   00   R s][

     I ds I qs]+

     ddt  [❑

    ds

    ❑qs ]+[  0

      −d θs

    dt d θs

    dt   0 ][

    ❑ds❑qs]).98#

    0e la m%me manière nous obtenons pour le rotor /

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    [V drV qr]=[ R r   0

    0   R r][ I dr I qr]+

     d

    dt  [❑dr❑qr ]+[   0  −dθrs

    dt 

    d θrs

    dt   0 ][❑dr❑qr]

    ).99#

    I!!b A""lication % l&$quation de 'u# 

    "ppliquons la transformation de *arC /

    [❑dq s ]=[T  (θs ) ][❑abcs]   (t [❑dq r ]=[T  (θ rs ) ] [❑abcr ]).9:#

    (n développons les e&pressions de 4u& nous obtenons /

    "u stator /

    [ Ls ] [ I abc s ]+[ M sr][ I abcr][❑dq s ]=[T  (θs ) ]¿

      ).9

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    θs−θr−θrs¿¿

    ¿sin (θs−θr−θrs )¿0¿

    −sin (θs−θ r−θrs)¿

    cos (θs−θr−θrs )¿

    cos¿

    [T (θs ) ] [ M sr ] [T −1 (θrs ) ]=32 [ M sr ]¿

      ).:B#

    ;r, d’après l’égalité θrs+θr=θs   nous pouvons écrire /

    [T (θs ) ] [ M sr ] [T −1 (θs ) ]=32

    [ M sr ][1 0 0

    0 1 0

    0 0 0]

    ).:#

    ;n constate /

    0’une part, que la transformation de *arC rend les coe>cients de la

    matrice de l’inductance cycliques /

     Ls=l s− M s

    ).:8#

     L$=3

    2 M sr

    ).:9#

    L’e&pression devient alors /

    [

    ❑ds❑

    qs

    ]=

    [

     Ls   0

    0   Ls

    ][

     I ds I 

    qs

    ]+

    [

     L$   0

    0   L$

    ][

     I dr I 

    qr

    ]).::#0e la m%me manière, en appliquant la transformation de *arC à

    l’équation du 4u& rotorique, en introduisant l’inductance cyclique /

     Lr=lr− Mr

    ).:

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    I.# CHOIX DE REFERENTIELI.#.A REP!RE LI AU STATOR

    5epère d’a&es dq '&e lié au stator ou repère stationnaire   θs  M B#.Les grandeurs électriques évoluent en régime permanent électrique à la

    pulsation statorique s. $ette méthode sera retenue très souvent dans

    l’étude des observateurs.

    I.#.$ REP!RE LI AU ROTOR

    5epère d’a&es dq lié au rotor   θsl  M B#. Les grandeurs évoluent en

    régime permanent électrique à la pulsation des courants rotoriques sl.

    (lles sont de faible fréquence fréquence de glissement%I.#.C RFRENTIEL LI AU CHAMP TOURNANT

    Symbolisé par le vecteur 4u& statorique, le champ tournant est le

    champ crée par le bobinage statorique et qui tourne, en régime

    permanent, à la vitesse de synchronisme. Si on choisit de '&er le repère

    dq au champ tournant

    I.& EXPRESSION DU COUPLE ELECTROMAGNETIQUE [&]

    La connaissance du couple électromagnétique C e$   est essentielle

    pour la commande de la machine. (n utilisant le principe de

    conservation de l’énergie, on écrit les bilans énergétiques au stator et

    au rotor de l’équation de la puissance instantanée N’*’’ on obtient /

    "u stator /

    d% fs=d%  !s+d% e$s+d% tr= P ( t ) dt 

    ).:?#

    "vec /

     Pe (t )=V a I a+V b I b+V c I c=V ds I ds+V qs I qs

    ).:@#

    0’o /

    (V ds I ds+V qs I qs ) dt 

    ¿ Rs [ I ds2 + I qs2 ]dt + [ Ls I ds dI ds+ Ls I qsdI qs+ L$ I ds dI dr+ L$ I ds dI qr ] dt +❑s L$ [ I qs I dr− I ds I qs ]dt   ).:A#

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    15

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    "vec /

    d% fs / Onergie fournie au stator.

    d%  !s  / *ertes Poules au stator.

    d% e$s  / Onergie emmagasinée au stator.

    d% tr  / Onergie transmise au rotor.

     Pe (t )  / *uissance instantanée fournie au stator.

    "u rotor /

    d% tr=d%  !r+d% e$s+d% $v

    ¿ Rr [ I dr2 + I qr2 ] dt +[ Lr I dr dI dr+ Lr I qr dI qr+ L$ I dr dI ds+ L$ I qr dI qs ]+ (❑s−❑r ) L$ [ I qr I ds− I dr I qr ]dt ).

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    16

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    {

      C e= Pℑ ( I s❑s¿)= P I s❑s sin 2

    C e= P M 

     Lrℑ ( I s❑r

    ¿ )= P M 

     Lr I s❑r sin❑3

    C e= P  M 

     Ls Lr ℑ (❑s❑r¿

    )= P  M 

     Ls Lr  I s❑s❑r sin❑4

      ).

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    Fig. I.4 : !chéma de simulation d’une M! alimentée par une source de tension triphasée

    1"

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    { ´ X = X +(U ) =CX ).

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    0 1 2 3 4-1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    Temps(s)

          F      l    u    x      (      W

          b      )

     

    Qdr

    Qqr

    1#

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    0 1 2 3 40

    50

    100

    150

    200

    temps(s)

        v     i     t    e    s    s    e     (    r     d     /    s     )

     

    Réf

    Vit

    0 1 2 3 4

    -40

    -30

    -20

    -10

    0

    10

    20

    30

    temps(s)

        c    o    u    r    a    n     t     (     A     )

    0 0.2 0.4

    -20

    0

    20

    0 1 2 3 4

    -10

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    temps(s)

        c    o    u    p     l    e     (     N .    m     )   0 0.5

    0204060

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    0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-400

    -300

    -200

    -100

    0

    100

    200

    300

    400

    temps(s)

          t     e     n     s      i     o     n      (      V

          )

     

    V1

    V2

    V3

    1$

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    'i() I)+ : -$sultats de la simulation de la MAS aliment$ "ar une source detension

    I.11 MODELISATION DE L(ALIMENTATION [6]

    Les machines asynchrones sont généralement con-ues pour

    fonctionner à fréquence '&e qui est celle du réseau électrique, pour les

    faire tourner à vitesses variables, elles doivent %tre alimentées en

    fréquence variable.

    L’alimentation en fréquence variable se fait à l’aide des

    convertisseurs statiques dont le schéma de principe est donné par ./I!  Le convertisseur est composé d’une cascade / redresseur, 'ltre

    passe bas et onduleur.

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    2%

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    &ommande de l’onduleur 

    !ource triphasée

    Redresseur 

    'iltre passe (as

    )nduleur de tension

    'i() I), : Sc0$ma de "rinci"e de l&association convertisseur1mac0ine

    Les caractéristiques e&igées de l’actionneur électrique dépendent à la

    fois de la machine, de son alimentation et de la commande du

    convertisseur de fréquence.

    $es caractéristiques sont /

    • n couple avec le minimum d’ondulation possible, contr1lable par

    le plus petit nombre de variable, en régime dynamique comme en

    régime permanent.

  • 8/19/2019 CHP 1corrigé

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    21

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    • ne large plage de variation de vitesse.

    • 0es constantes de temps électrique et mécanique faibles.

    • La source d’alimentation triphasée est supposée symétrique, de

    fréquence et d’amplitude de tension constante.

    I.11.1 MODLISATION DU REDRESSEUR TRIPHAS * DIODES 

    Le redresseur est un convertisseur U alternatif T continu V. )l est

    représenté par la 'gure .?. La conversion d’énergie électrique permet

    de disposer d’une source de courant continu à partir d’une source

    alternative. E$ommande vectoriel avec logique 4oueF

  • 8/19/2019 CHP 1corrigé

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    22

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

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    23

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    'i() I) & -e"r$sentation du redresseur tri"0as$ % diodes

    $e redresseur comporte trois diodes 0,  08, 09# à cathode commune

    assurant l’allée du courant )d  et trois diodes 0:,  0

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    24

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    Fig. I.8 : Représentation de *iltre passe +(as,

    Le modèle du 'ltre est dé'ni par le système d’équations suivant /

    {

      U d ( t )= L f d I ddt   +U dc ( t )

    dU dc ( t )

    dt    =

      1

    C f  ( I d ( t )− I s (t ) ).=B#

    La fonction de transfert du 'ltre est donnée par /

     - ( s)=1 /( Lf  C f  s2+1)   .=#

    $’est un 'ltre du deu&ième ordre avec une fréquence de coupure

    égale à /

    f c=1/√  Lf C f 

    .=8#

    I.11.3 MODLISATION DE L(ONDULEUR DE TENSION 

    L’onduleur de tension triphasé se compose de trois bras identiques

    Les onduleurs de tension alimentent les machines asynchrones à

    partir d’une source de tension continue.

    )ls permettent d’imposer au& bornes de la machine des tensions

    d’amplitude et de fréquence réglables en agissant sur la commande des

    interrupteurs du convertisseur statique.

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    " cet eet, la machine asynchrone devient un outille incontournable à

    la variation en vitesse et à l’entrainement des processus industriels.

    'i() 1). : 2rinci"e de l&alimentation "ar onduleur de tension

    $haque semi conducteur de puissance est représenté par uninterrupteur parfait

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    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    'i() 1)1/ : -e"r$sentation d&un 3T4

    "lors l’onduleur de tension peut %tre représenté dans le cas idéal par des

    interrupteurs

    'i() 1)11 : Sc0$ma de l&onduleur .

    L’onduleur de tension est alimenté par une tension du réseau

    redressé Wdc et il est important de produire cette tension.Le principe de redressement est d’in2ecter à l’entrée du redresseur

    une tension alternative sinuso3dale de 88BT9@BW du réseau à

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    2"

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    V ab=¿V a.−¿V b.(1)V bc=¿V b.−¿V c.(2)V ca=¿V c.−¿V a.(3)

    ).=9#

    Wao, Wbo, Wco sont des tensions de sorties de l’onduleur par rapport à la

    référence

    Les tensions de phase sont donnée par /

    V as=¿V a.−¿V .V bs=¿V b.−¿V .V cs=¿V c.−¿V .

    ).=:#

    ;u Wno est la tension de neutre de la charge par rapport au& points o /;n trouve /

    V a 0−V  0+V b 0−V  0−V  0=0V a 0+V b 0+V c0−3 V  0=0

    V 0 =

    −13

      (V a 0+V b 0+V c 0 )

    ).=

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    Fig. I.12 : M-. sinus/trian0le

    2#

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    La !L) sinus triangle est réalisée par comparaison d’une onde

    modulante basse fréquence tension de référence# à une onde porteuse

    haute fréquence de forme triangulaire présentée dans la 'gure. Les

    instants de commutation sont déterminés par les points d’intersectionentre la porteuse et la modulante. La fréquence de commutation des

    interrupteurs est '&és par la porteuse en triphasées, les trois référence

    sinuso3dales sont déphasées de 8BZ à la m%me fréquence fs.

    0eu& paramètres caractérisent cette commande si la référence est

    sinuso3dale /

     

    L’indice de modulation m  qui dé'nit le rapport entre la

    fréquence f  " de la porteuse et la fréquence f  de la référence /

    $=f  /

    f r

     

    Le tau& de modulation r  ou coe>cient de réglage en tension ou

    encore rapport cyclique# qui donne le rapport de l’amplitude de

    la modulante 5 refm à la valeur cr%te 5  "m de la porteuse /

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    Fig. 1.13 : !chéma de simulation d’une M! alimentée par un onduleur de tension M-. train0ulo/sinusodale

    2$

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    Le tau& de modulation r  ou coe>cient de réglage en tension ou

    encore rapport cyclique# qui donne le rapport de l’amplitude de

    la modulante 5 refm à la valeur cr%te 5  "m de la porteuse /

    I.12., E-,/0 /7

     #1=U  P [−(4 +1 )+4 t /T  / ]   T  / 0 t 0(+

    1

    2)T  /¿

     #2=U  P [ ( 4+1 )−4 t /T  / ]   (+ 12 )T  / 0 t 0 (+1 ) T  P

    nMB, ,8

    I.12.8 uation de la ré*érence

    V  ( t )=V  M  sin (2 π f r t )

    I.13 SIMULATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE ALIMENTEE PAR

    UN ONDULEUR DE TENSION A MLI 9TRIANGULO:

    SINUSOIDALE%

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    30/31

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    31/31

    Chapitre 1 Modélisation del’association onduleur-machine

    transitoire, qui suit l’insertion du couple résistant surtout dans le cas

    de l’alimentation par onduleur, c’est l’eet du couplage naturel de la

    machine asynchrone entre le couple et le 4u&.

    ;n remarque une ondulation du couple électromagnétique et du4u& autour de la valeur de fonctionnement, cette ondulation est

    tou2ours à cause de la présence de l’alimentation qui à un eet sur la

    machine, elle crée des harmoniques d’ordre supérieur.

    CONCLUSION

    $e chapitre est consacré à la modélisation de la machine

    asynchrone et à l’établissement de lois commande.

    Le passage du modèle standard au modèle dans le domaine de*arC, facilite la manipulation des équations et réduit le nombre de

    variable dans le modèle.

    0ans ce chapitre on a présenté la modélisation de la machine

    asynchrone et de lRonduleur de tension puis la simulation du

    comportement de l’association !"S+;nduleur en utilisant les

    commandes !L) sinus triangle.

    0’après les résultats de simulation obtenus, on peut conclure que la

    commande rapprochée de l’onduleur par une !L) SJ apporte uneamélioration perceptible réduction des harmoniques# dans la tension

    de sortie de l’onduleur et par conséquent une amélioration

    appréciable dans le comportement du moteur. $ette partie est

    nécessaire pour l’intégration de la machine asynchrone dans le

    système de commande.