R Duction Des Ondulations De Couple D Une Machine Synchrone R Luctance Variable
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Control of Non-conventional Synchronous Motors
Classical synchronous motors are the most effective device to drive industrial production systems and robots with precision and rapidity. However, numerous applications require efficient controls in non-conventional situations. Firstly, this is the case with synchronous motors supplied by thyristor line-commutated inverters, or with synchronous motors with faults on one or several phases. Secondly, many drive systems use non-conventional motors such as polyphase (more than three phases) synchronous motors, synchronous motors with double excitation, permanent magnet linear synchronous motors, synchronous and switched reluctance motors, stepping motors and piezoelectric motors. This book presents efficient controls to improve the use of these non-conventional motors. Contents 1. Self-controlled Synchronous Motor: Principles of Function and Simplified Control Model, Francis Labrique and François Baudart. 2. Self-controlled Synchronous Motor: Dynamic Model Including the Behavior of Damper Windings and Commutation Overlap, Ernest Matagne. 3. Synchronous Machines in Degraded Mode, Damien Flieller, Ngac Ky Nguyen, Hervé Schwab and Guy Sturtzer. 4. Control of the Double-star Synchronous Machine Supplied by PWM Inverters, Mohamed Fouad Benkhoris. 5. Vectorial Modeling and Control of Multiphase Machines with Non-salient Poles Supplied by an Inverter, Xavier Kestelyn and Éric Semail. 6. Hybrid Excitation Synchronous Machines, Nicolas Patin and Lionel Vido. 7. Advanced Control of the Linear Synchronous Motor, Ghislain Remy and Pierre-Jean Barre. 8. Variable Reluctance Machines: Modeling and Control, Mickael Hilairet, Thierry Lubin and Abdelmounaïm Tounzi. 9. Control of the Stepping Motor, Bruno Robert and Moez Feki . 10. Control of Piezoelectric Actuators, Frédéric Giraud and Betty Lemaire-Semail.
Réduction des ondulations de couple d'une machine synchrone à réluctance variable
Ce travail porte sur la modélisation et la commande de la machine synchrone à réluctance variable, l'objectif étant de réduire les ondulations de couple. La méthodologie adoptée consiste à agir à la fois sur la structure de la machine et sur ses courants d'alimentation. Un état de l'art des techniques de réduction des ondulations de couple dans les machines électriques est d'abord dressé. Un modèle électromagnétique qui tient compte des harmoniques d'espace, basé sur l'approche par les fonctions de bobinage, est ensuite élaboré dans le but de caractériser et de quantifier les ondulations de couple. La pertinence du modèle est faite à travers la confrontation avec des résultats obtenus par calcul de champ par éléments finis. Ce modèle est alors utilisé pour l'optimisation des paramètres géométriques de la machine. Il a conduit à la définition d'un prototype de machine optimisée au sens du maximum de couple moyen et du minimum d'ondulations de couple. La deuxième partie de ce travail porte sur la commande de la machine en vue de compenser les ondulations de couple. Pour les simulations dynamiques de la machine pilotée par un onduleur de tension à commande vectorielle, le modèle élaboré demandant des temps de calcul raisonnables est utilisé sans difficulté particulière. Deux méthodes de compensation des ondulations de couple sont ensuite proposées. La première consiste à déterminer les courants qui produisent un couple constant en optimisant un autre critère tel que les pertes Joule ou le facteur de puissance. Une méthode de calcul systématique de ces courants est élaborée en utilisant les multiplicateurs de Lagrange. La deuxième méthode consiste à estimer en temps réel le couple résistant, puis à injecter un courant supplémentaire dans la boucle de régulation du couple. Les simulations numériques des deux méthodes ont donné des résultats probants. La validation expérimentale des calculs est effectuée sur un prototype de machine que nous avons calculé et réalisé. Les résultats des calculs, comparés aux mesures effectuées, sont satisfaisants.
Minimisation de l'ondulation de couple des machines à reluctance variable à double saillance, influence des caractéristiques de la machine et des limites de l'onduleur
Les nombreux avantages des machines a reluctance variable expliquent le développement de leur utilisation, principalement pour des applications a fortes contraintes économiques ou en milieu difficile. Malheureusement, de part sa structure, ce type de moteur présente un couple instantané naturellement pulsatoire. Nous avons recherche un mode de commande permettant d'annuler -théoriquement- l'ondulation du couple polyphasé instantané, en produisant une forme d'onde de couple monophase trapézoïdale. Après avoir défini des coefficients de dimensionnement permettant de caractériser le rapport puissance silicium du convertisseur/puissance mécanique de la machine, nous avons optimise les formes d'onde de courant d'alimentation et chiffre l'influence de la forme de la caractéristique magnétique de la machine (et donc de sa structure) sur ces coefficients. Dans un deuxième temps, nous avons cherche qu'elle était l'influence des limitations -en tension- du convertisseur statique de la machine sur la forme du couple. En effet, ces limitations ne permettront pas d'injecter les formes d'onde de courant optimale, des que la vitesse augmente. Afin de valider le mode d'alimentation que nous avons utilise dans nos calculs, nous avons recherche, pour une machine existante, des lois de commande permettant de minimiser les pulsations du couple polyphasé. Ces lois de commande ont été testées sur un banc d'essai, l'ensemble des boucles de contrôle étant confié à un processeur de traitement du signal. Afin de vérifier les taux d'ondulation de couple calcules, nous avons utilise un système de mesure direct du couple instantané fourni par la machine. Nous avons alors obtenu, à basse vitesse, des taux d'ondulation de couple tout a fait satisfaisants