Comparaison de nos contrôleurs avec celui de la CDC (DTC)

La structure de commande vectorielle à flux rotorique orienté de la machine asynchrone alimentée en tension avec imposition du courant est robuste. Elle impose à la machine un point de fonctionnement magnétique. Étant donné la non linéarité de la caractéristique magnétique (B=f(H) ; matériau ferromagnétique [52]), ce point de fonctionnement se trouve alors dans une région appartenant à ladite courbe de magnétisation.

Avec la DTC, la position du flux statorique n’a pas besoin d’être estimée avec précision car le secteur (1,2,..., ou 6) dans lequel se trouve l’angle du flux est suffisant. Dans notre cas nous n’avons besoin ni du retour de la position du flux statorique ni du secteur dans lequel se trouve cette position.

Avec la DTC, le module du flux statorique est utilisé pour la régulation du niveau du flux dans la machine. Dans notre cas, le module du flux statorique est également utile pour le maintien du niveau de flux désiré dans la machine et pour l’estimation en ligne de la valeur de la résistance rotorique.

Avec la DTC, toute la stabilité du système repose sur la régulation du couple obtenue grâce aux commutations intempestives dépendant de la précision. En ce qui nous concerne, nous avons une topologie de contrôleur à flux orienté complètement indépendant du retour du couple. Ce contrôleur utilise uniquement le retour du module du flux et arrive à contrôler correctement la machine; c’est un avantage sur la DTC. De plus les fréquences de commutation sont moindres.

Avec la DTC l’erreur admise sur le couple est imposable, plus cette erreur est faible plus les fréquences de commutation sont élevées. Quand la fréquence d’échantillonnage maximale du DSP est plus faible que celle requise par la précision de la DTC alors la DTC est médiocre. En d’autres termes, plus la fréquence d’échantillonnage est faible plus la DTC est médiocre [62]. Dans ce cas de figure, un contrôleur proportionnel intégral (PI) ne peut être utilisé pour estimer (ou compenser) la variation de la résistance statorique afin d’avoir une estimation du flux et du couple correcte dans l’estimateur classique du flux et du couple [62]. Avec nos contrôleurs, nous ne fixons pas l’erreur admissible sur le couple, cependant nous savons que plus le pas d’échantillonnage est faible, plus l’erreur sur le couple est faible. Aussi, plus la bande d’hystérésis du courant est étroite, plus l’erreur sur le couple électromagnétique est faible. Nous avons cependant l’avantage de pouvoir estimer au démarrage et en ligne la résistance statorique via un simple gain Intégral (I) tout comme nous l’avons fait pour l’estimation en ligne de la résistance rotorique. En outre, dans le cas où la source de tension utilisée est idéale, nous obtenons directement un couple électromagnétique lisse avec des pas d’échantillonnage inférieurs à 250µs.

Les nouveaux contrôleurs à flux rotorique orienté ainsi conçus sont tous aussi robustes que les contrôleurs destinés à la commande directe du flux et du couple. Certes, ils ont en commun l’utilisation d’un estimateur de flux et de couple qui est sensible à la variation de la résistance statorique, mais nous verrons aux chapitres 5 et 7 comment rendre cet estimateur robuste à la variation de la résistance statorique.

4.5 Conclusion

À travers nos travaux de recherche, les différents problèmes reliés à l’adaptation de la résistance rotorique par la méthode des perturbations ont été étudiés. Le fait de rechercher

des solutions fiables, nous a conduit à choisir le pire des cas et à trouver les signaux sur lesquels doivent être détectées les variations de la résistance rotorique de façon simple et efficace sans avoir à injecter des signaux perturbateurs dans le système. Ayant retenu principalement le flux pour compenser les variations de la résistance rotorique, nous avons aussi montré comment concevoir un estimateur de flux et de couple qui permet d’obtenir des estimations précises. Nous avons mis en évidence les problématiques liées au choix de la méthode d’intégration et apporté des solutions efficaces aux dites problématiques.

Retenons que d’autres fonctions peuvent être ajoutées à la structure d’adaptation de la résistance rotorique afin de conserver la même valeur de la résistance rotorique pendant les laps de temps correspondant aux variations brusques des consignes de flux ou de couple. Il est aussi possible en régime permanent de bloquer la chaîne de retour afin de vérifier si la valeur de la résistance statorique dans l’estimateur permet effectivement d’avoir le niveau de flux et de couple désiré. Notons que notre méthode d’adaptation de la résistance rotorique permet à la fois d’identifier la valeur de Rr avec précision pour un banc de test rapide et aussi une identification en ligne de la valeur de Rr. C’est une solution simple et importante que nous apportons à l’identification de la résistance rotorique de la machine asynchrone à cage.

À travers nos investigations sur les travaux antérieurs qui vont dans le sens des nôtres, nous avons trouvé un article [63] (Ezio Bassi, S. Bolognani) qui traite de cette possibilité de faire une commande à flux rotorique orienté utilisant un estimateur de la position statorique afin de contrôler l’angle du couple électromagnétique et qui :

- n’a aucunement besoin d’une détection du flux rotorique par un capteur ou un estimateur complexe;

- est insensible aux variations des paramètres de la machine, avec une réjection complète des variations de la résistance rotorique;

- n’a aucunement besoin d’un générateur spécifique des phases et fréquences des tensions statoriques;

- a la possibilité de fonctionner sans capteur mécanique de vitesse;

- a la possibilité de reconstruire l’angle du couple électromagnétique à travers les courants issus de la source de courant.

Les travaux dudit article n’ont pas suscité beaucoup d’intérêt auprès des chercheurs; cela peut être dû au fait que l’article ne présente pas suffisamment une démarche claire, ou encore dû au fait que les sources de courant sont moins utilisées en pratique que les sources de tensions.

D’autres travaux ont démontré la possibilité de faire une commande haute performance juste en contrôlant l’angle de charge [64], où la méthode s’avérait robuste aux variations des paramètres et de la vitesse de la machine. En outre, il n’est pas non plus nécessaire d’avoir une estimation exacte des paramètres pour faire la commande.

Les nouvelles techniques de commandes vectorielles adaptatives à orientation du flux rotorique que nous avons introduites dans ce chapitre sont certes claires, précises et meilleures. Cependant, elles demeurent encore théoriques à cette étape, vu que l’estimateur de flux et de couple utilisé dans l’élaboration du concept est très sensible à la variation de la résistance statorique et aux biais (offsets). Il va donc falloir résoudre les problèmes de l’estimateur du flux et du couple pour être en mesure de valider expérimentalement cette approche. C’est la partie la plus complexe et nous y avons apporté des solutions simples, efficaces, précises et exécutables en temps réel dans les chapitres 5 et 7.