Commande D Une Machine Synchrone Double Etoile Alimentee Par Des Onduleurs Mli Modelisation Simulation Et Prototype Experimental
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COMMANDE D'UNE MACHINE SYNCHRONE DOUBLE ETOILE, ALIMENTEE PAR DES ONDULEURS MLI MODELISATION, SIMULATION ET PROTOTYPE EXPERIMENTAL
LES VARIATEURS DE VITESSE ELECTRIQUES SONT DE PLUS EN PLUS PRESENTS DANS LES DOMAINES D'APPLICATIONS INDUSTRIELLES DE FORTES PUISSANCES COMME LA TRACTION FERROVIAIRE ET LA PROPULSION NAVALE. L'OBJECTIF DES TRAVAUX PRESENTES DANS CE MEMOIRE CONCERNE LA COMMANDE D'UNE STRUCTURE INNOVANTE CONSTITUEE D'UNE MACHINE SYNCHRONE DOUBLE ETOILE A ROTOR BOBINE ALIMENTEE PAR DES ONDULEURS MLI. DEUX APPROCHES ONT ETE MISES AU POINT POUR ETUDIER CE VARIATEUR DE VITESSE. LA PREMIERE CONCERNE LE DEVELOPPEMENT D'UN SIMULATEUR BASE SUR DES MODELES QUI TIENNENT COMPTE DES DIFFERENTES INTERACTIONS ENTRE LES ENTITES PHYSIQUES DU SYSTEME COMPLET. LA SECONDE APPROCHE CONCERNE LA MISE AU POINT D'UN PROTOTYPE EXPERIMENTALE DE PUISSANCE REDUITE PERMETTANT DE VALIDER LES MODELES ETABLIS ET LES LOIS DE COMMANDE DEVELOPPEES. POUR LA SIMULATION, L'ACCENT A ETE MIS SUR L'ELABORATION D'UNE METHODOLOGIE DE MODELISATION GLOBALE DES VARIATEURS DE VITESSE COMPRENANT PLUSIEURS CONVERTISSEURS STATIQUES D'UNE MANIERE GENERALE, ET DE LA MACHINE SYNCHRONE ALIMENTEE PAR DES ONDULEURS MLI EN PARTICULIER. CETTE PHASE PERMET D'ETUDIER LES PROBLEMES SPECIFIQUES A CE VARIATEUR DE VITESSE, COMME LE CHOIX DE L'ANGLE DE DEPHASAGE ENTRE LES DEUX ETOILES ET L'INFLUENCE DE L'INDUCTANCE DE FUITE ENTRE CHAQUE ETOILE. LA COMMANDE UTILISE LE PRINCIPE DE REGULATION EN CASCADE DISSOCIANT LA REGULATION EN COURANT DE LA REGULATION EN VITESSE. DIFFERENTES STRATEGIES DE COMMANDE ONT ETE L'ELABOREES. POUR LA REGULATION DES COURANTS DEUX TECHNIQUES ONT ETE PROPOSEES, L'UNE BASEE SUR UNE APPROCHE MONOVARIABLE, L'AUTRE BASEE SUR UNE APPROCHE MULTIVARIABLE. POUR LES STRATEGIES DE COMMANDE DEUX TYPES DE FONCTIONNEMENT ONT ETE TESTES, LE FONCTIONNEMENT A FACTEUR DE PUISSANCE UNITAIRE ET LE FONCTIONNEMENT A COUPLE MAXIMAL.
Commande à structure variable d'une machine asynchrone double étoile alimentée par deux onduleurs MLI
Lors de l'alimentation d'une machine polyphasée en général et double étoile en particulier par des onduleurs commandés par MLI, des courants de fortes amplitudes apparaissent à chaque demande de commutation. Du point de vue commande ces actionneurs sont des systèmes multi-variables fortement couplés. Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude d'une Machine Asynchrone Double Etoile (MADE) alimentée par deux onduleurs MLI. Ils traitent trois volets : dans le premier volet, nous élaborons une méthodologie pour la modélisation dynamique de la MADE. Après un passage en revue des différentes approches de modélisation, nous nous attardons sur la généralisation du formalisme vectoriel développé pour les machines polyphasées aux cas des machines multi-étoiles. Le deuxième volet de nos travaux concerne l'analyse comportementale de l'actionneur. Nous étudions l'influence des structures d'alimentation (onduleur deux ou trois niveaux) et de leurs commandes rapprochées (MLI) sur le comportement temporel de l'actionneur. Le troisième volet des travaux est dédié à la commande à structure variable par mode de glissement de l'actionneur. L'objectif des lois de commande recherchées est de gérer à la fois le contrôle du flux et du couple et la minimisation des courants circulant entre les deux étoiles. Une méthodologie pour la synthèse des lois de commande par mode de glissement est élaborée pour une machine triphasée puis étendue à la MADE. Finalement, afin de satisfaire l'objectif visé, nous proposons un algorithme de commande à structure variable basé sur la combinaison de la MLI vectorielle hexaphasée et de la commande par mode de glissement. Les études sont menées par simulation numérique et validées expérimentalement sur un banc d'essai réalisé au laboratoire.
Modélisation dynamique et commande d'une machine synchrone double étoile alimentée par des onduleurs MLI fonctionnement en mode normal et en mode dégradé
Ce mémoire traite de la modélisation dynamique en vue de la simulation et de la commande vectorielle des machines synchrones double étoile à pôles saillants alimentées par des onduleurs MLI. Grâce aux approches de modélisation développées, le modèle initial fortement couplé de la machine est ramené à un ensemble de modèles diphasés équivalents découplés magnétiquement. Ces approches de modélisation sont étendues au fonctionnement en mode dégradé de l'ensemble onduleur-machine. Un banc d'essais logiciel est développé pour simuler le comportement dynamique et analyser les problèmes spécifiques de l'ensemble convertisseur-machine fonctionnant soit en mode normal soit en mode dégradé. Afin de minimiser les ondulations du couple et les pertes en mode dégradé, des stratégies de commande ont été élaborées. Un algorithme de commande généralisé est proposé pour le contrôle du couple dans les deux modes de fonctionnement. Les différentes études ont été validées sur un banc d'essais expérimental