Etablissement
Ecole Nationale Polytechnique
Affiliation
Département de l'electrotechnique
Auteur
GROUNI, Saïd
Directeur de thèse
Ibtiouen, Rachid
Co-directeur
Touhami, Omar
Filière
Electrotechnique
Diplôme
Doctorat
Titre
Optimisation en régime dynamique d'une commande vectorielle de la machine asynchrone alimentée en tension
Mots clés
Optimisation;Flux rotorique ;Commande vectorielle; Machine asynchrone
Résumé
Cette étude constitue une contribution à l’amélioration de la commande vectorielle de la machine asynchrone alimentée en tension. Cette amélioration consiste à obtenir de meilleures performances vis à vis des variations engendrées par la constante de temps rotorique. Ces variations sont prédites et corrigées à l’aide d’un algorithme en ligne. Celui-ci permet l’action simultanée sur deux paramètres: le flux optimum et la constante de temps rotorique. Les résultats obtenus par simulation numérique, validés par les résultats expérimentaux, montrent l’efficacité de la commande appliquée. Nous avons traité le problème de façon analytique pour déterminer le flux rotorique de référence optimum qui minimise l'énergie totale de la machine. Enfin, nous avons élaboré une méthode expérimentale d’estimation du flux rotorique en temps réel basée sur le modèle de courant sous carte DS1104. Les résultats pratiques, obtenus par cet estimateur en temps réel, permettent de montrer l’efficacité du modèle de courant. Nous avons scindé nos travaux, en quatre chapitres: Le premier chapitre est consacré à l’étude de la commande vectorielle de la machine asynchrone alimentée par onduleur de tension. Nous présentons succinctement le modèle mathématique et le modèle physique liés à la machine asynchrone et à son étage d'alimentation. Ensuite, nous présentons l’application de la commande vectorielle directe et indirecte par orientation du flux rotorique pour une alimentation en tension de la machine asynchrone. Nous présentons également la variation de la constante de temps rotorique qui influe sur le bon fonctionnement de la machine dans le cas d’une commande vectorielle. Ainsi, nous présentons une interprétation de la commande vectorielle de la machine asynchrone pour le cas de son alimentation en tension. Dans le second chapitre, nous montrons l’influence de la variation de la constante de temps rotorique Tr sur la dynamique du système. Nous développons implicitement les techniques d'adaptation relatives à l’influence de Tr sur le modèle de référence d’adaptation appliqué aux algorithmes de minimisation des pertes en régime dynamique, ainsi que les méthodes d’adaptation appliquées et validées selon. La contribution et l’originalité que nous apportons sont présentées. La nouvelle méthode d'adaptation basée sur l’application du flux rotorique optimum a été adoptée comme une référence de commande. Cette dernière référence est obtenue par l’algorithme de la méthode du gradient et est validée pour les applications de la machine asynchrone dans le cas de faibles charges. Le troisième chapitre aborde l’étude de l’optimisation liée à la commande vectorielle indirecte. Cette étude est basée sur les fonctions d’application fixant les paramètres physiques des courants engendrant le flux rotorique et le couple électromagnétique ainsi que la vitesse mécanique de rotation dans le but d’obtenir les minimisations des pertes en régime dynamique et statique. Une étude, par une synthèse des fonctions objectives d’optimisation, est établie en examinant le fonctionnement à flux rotorique variable ainsi que l'optimisation basée sur les courants statoriques pour la minimisation des pertes par effet Joule, des pertes électromagnétiques et des pertes mécaniques. Une validation expérimentale est effectuée afin de vérifier l’efficacité des stratégies de commandes vectorielles par optimisation du flux rotorique variable. Enfin, le dernier chapitre est consacré à la détermination des variables estimées en temps réel. Ces variables sont des grandeurs physiques tels que les flux rotorique ou statorique qui sont difficiles à mesurer et qui nécessitent des capteurs à effet Hall très sensibles aux bruits de mesures. Notre apport consiste en une contribution à la résolution de ce problème. Ainsi, suite à l’étude numérique comparative de trois techniques (méthode basée sur le modèle des courants, méthode basée sur le modèle des tensions et la méthode basée sur le modèle d’élimination qui est très compliquée) nous avons opté pour une méthode faisant appel à l’expérimentation. De plus, nous avons élaboré une carte électronique comportant trois capteurs instantanés de courants et de tensions. Cette carte est associée, dans le montage de la commande de la machine asynchrone utilisée, à la carte dSPACE du type DS1104. L’étude effectuée est complétée par celle de la sensibilité vis-à-vis des variations des paramètres de la machine asynchrone en boucle ouverte et en boucle fermée. L’estimation et l’observation des variations du flux rotorique permettent de montrer l’influence des variations des paramètres de la machine asynchrone sur le fonctionnement. Les résultats expérimentaux permettent aussi d’évaluer l’efficacité de l’estimateur de flux rotorique pour le modèle en courant. L’application de ces techniques permet également l’examen des effets physiques cachés sur le flux rotorique et sur le couple électromagnétique de la machine comme elle permet d’évaluer l’influence sur la stabilité dynamique du système.
Date de soutenance
2010
Cote
D001410
Pagination
137 p
Illusatration
Fig. Tabl.; A4+ CD
Format
pdf
Notes
Thèse de Doctorat: Electrotechnique: Alger, Ecole Nationale Polytechnique: 2010 .Bibliogr.: 138 - 146 p. Annexes: 147 - 152 p.
Statut
Soutenue