3. Troisième chapitre : Etude de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS, principe
4.3. Comportement du couple électromagnétique et de la vitesse du MAS triphasé
4.3.3. Correction de la vitesse et du couple
4.3.3.1. Etude comparative du couple électromagnétique d’un MAS triphasé
4.3.3.1. Etude comparative du couple électromagnétique d’un MAS triphasé alimenté par le réseau puis corrigé par un correcteur de type PID et celui
alimenté par le biais de l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS.
La comparaison des couples électromagnétiques est faite à la figure 4.18 ;
Figure 4. 17 : Couple électromagnétique du MAS triphasé alimenté par le réseau ; celui corrigé par un correcteur de type PID et celui alimenté par
le biais de l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS.
Figure 4. 16 : couple électromagnétique du MAS triphasé alimenté par le réseau puis corrigé par un correcteur de type PID et celui alimenté par le
biais de l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS.
Résultats
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Rédigé par : Rodrigue A. Abel. M. ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion Page 72 L’étude comparative se résume au tableau 4.2 qui suit:
Tableau 4. 2 : Etude comparative du couple électromagnétique d’un MAS triphasé alimenté par le réseau puis corrigé par un correcteur de type PID et
celui alimenté par le biais de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS.
4.3.3.2. Discussion
Nous pourrions dire suite à l’analyse du tableau 4.2 que l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS a des qualités de correcteurs de signaux analogiques car en corrigeant le couple électromagnétique du MAS triphasé alimenté par le réseau nous obtenons presque les mêmes sorties de couple électromagnétique que lorsqu’on l’alimente par le biais l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS.
Aussi est-il que cet onduleur a un caractère économique en ce sens qu’il nous dispense des frais de dimensionnement du correcteur. Tous ces
MAS triphasé
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Rédigé par : Rodrigue A. Abel. M. ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion Page 73 caractères ajoutés à ses caractères moins polluants et celui d’économiseur d’énergie (moins de pertes d’énergie orchestrées) font que cet onduleur peut être introduit dans les applications industrielles pour un meilleur rendement.
Conclusion partielle
L’alimentation d’un MAS triphasé par le réseau occasionne d’énormes pertes d’énergies dues au fait que la durée du régime transitoire est grande, cette dernière s’en trouve réduite lorsqu’on alimente le moteur par le biais de l’onduleur multiniveaux à topologie RBNPS, qui, en plus de son caractère moins polluant (TDH=4%) confère au moteur un temps de régime transitoire réduit , moins d’harmonique et un dépassement faible réduisant ainsi les pertes d’énergies occasionnées lors de l’alimentation d’un MAS triphasé par le réseau. L’onduleur multiniveaux à topologie RBNPS a aussi un caractère de correcteur de signaux analogiques car on dénote une absence des oscillations; il nous exonère ainsi des frais de dimensionnement d’un correcteur éventuellement choisi pour corriger ces oscillations observées lors de l’alimentation d’un MAS triphasé par le réseau; D’où son caractère économique. Cet onduleur peut donc être introduit dans les applications industrielles pour favoriser un bon rendement sur le plan économique, énergétique et environnemental vu son caractère moins polluant.
Conclusion générale
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Conclusion Générale
L’étude du couple électromagnétique d’un MAS triphasé constitue un grand critère dans le choix de ce moteur.
L’objectif de notre projet a été l’étude du couple électromagnétique d’un MAS alimenté par l’onduleur multiniveaux RBNPS. Pour mener à bien cette étude, nous avons commencé par procéder à une modélisation sous MATLAB/SIMULINK du MAS triphasé ; une modélisation de l’onduleur multiniveaux de topologies RBNPS connecté au convertisseur du nombre de phase et ceci après avoir donné les raisons du choix de cet onduleur multiniveaux ; une alimentation sinusoïdale du MAS triphasé et une alimentation par le biais de l’onduleur multiniveaux de topologies RBNPS ; enfin nous avons procédé à une étude comparative des deux résultats de simulation .
Au terme de notre étude, nous réalisons que l’onduleur multiniveaux à topologie RBNPS avec un caractère peu polluant (un TDH de 4%) influe positivement sur le couple électromagnétique du MAS triphasé. En fait lorsqu’on alimente le MAS triphasé par le biais de l’onduleur multiniveaux à topologie RBNPS, on obtient une même valeur permanente du couple électromagnétique que dans le cas d’une alimentation sinusoïdale et ceci en un temps de régime transitoire réduit et avec une absence d’harmoniques ayant ainsi pour effet la diminution des pertes dues à un long régime transitoire et aux harmoniques. Cet onduleur peut donc être inséré dans les
Conclusion Générale
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 75 applications industrielles à cause de ses performances économiques et techniques.
Cependant, une autre étude doit être ouverte pour étudier
l’échauffement du MAS triphasé dû aux harmoniques de l’onduleur afin de pouvoir parfaire les travaux sur un tel onduleur.
Références Bibliographiques
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 77 Références Bibliographiques
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[31]http://www.extpdf.com/these-onduleur-multiniveaux-machine-asynchrone-pdf.html consulté le 25 Avril 2013 à 10H00.
[32]http://newsletter.epfl.ch/sti/index.php?module=epflfiles&func=getFile&fid=10 2&inline=1 consulté le 08 Mai 2013 à 23H00.
Mémoire d’Ingénieur de Conception en Energie Electrique.
Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 81
Annexes
Annexes
Annexes
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 82 L’annexe se constituera essentiellement d’une part des résultats des travaux de mémoire d’ingénieur portant sur « Choix argumenté d’un ensemble convertisseur machine pour la propulsion électrique sécurisée » de l’Ing.
DAHOUNTO Voltaire (EPAC GE/EE 2010-2011) [28] et d’autre part des différents blocs intervenant dans la modélisation du MAS triphasé sous Matlab/Simulink ;
Le courant dans la charge
Les tensions de sorties des trois phases de l’onduleur connecté au convertisseur de nombres de phases sont données par les graphes ci-dessous :
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 83 Les graphes traduisant les comportements du couple électromagnétique et de la vitesse du MAS triphasé alimentée par l’onduleur multiniveaux à
structure RBNPS sont les suivants :
Couple électromagnétique du MAS triphasé alimenté par l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS
Vitesse du MAS triphasé alimenté par l’onduleur multiniveaux à structure
RBNPS
Annexes
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 84 Bloc de transformation des tensions
Bloc d’élaboration des flux
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Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 85 Bloc d’élaboration des courants
Bloc d’élaboration du couple et de la vitesse
Table des matières
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Table des matières
Sommaire ... iDédicaces ... ii
Remerciements ... iii
Liste des sigles et acronymes ... vi
Liste des figures ... x
Liste des tableaux ... xiv
Résumé ... xv
Abstract ... xvi
Introduction Générale ...1
1. Premier chapitre : Etude et modélisation sous Matlab/Simulink du moteur asynchrone triphasé...3
1.1. Schéma de principe du moteur Asynchrone. ...5
1.2. Principe de fonctionnement du MAS triphasé. ...5
1.3. Bilan de puissance et rendement du MAS triphasé. ...7
1.4. Modèle numérique du moteur asynchrone triphasé ...8
1.4.1. Modélisation du MAS triphasé dans un système d’axes orthogonaux (d, q). ...8
1.4.2. Equation des tensions ...10
1.4.3. Equations des flux ...10
1.4.4. Equations des courants. ...11
2. Deuxième chapitre : Etude des convertisseurs (onduleurs) multiniveaux, différentes topologies existantes et raisons du choix de l’onduleur multiniveaux monophasé a structure RBNPS...14
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2.1. Principe des onduleurs multiniveaux. ...15
2.2. Intérêts des onduleurs multiniveaux...16
2.3. Différentes topologies d’onduleurs multiniveaux. ...18
3. Troisième chapitre : Etude de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS, principe de sa commande et sa modélisation sous forme d’un programme sous MATLAB. ....27
3.1. Principe de fonctionnement de l’onduleur ...29
3.1.1. Description de la méthode de commande des interrupteurs ...30
3.1.2. Grandeurs physiques intervenant dans la commande ...31
3.1.2.1. La référence de la tension sinusoïdale us ...32
3.1.2.2. Le courant de référence ir ...32
3.1.2.3. La tension de référence vr ...32
3.1.2.4. La largeur de la bande d’hystérésis ...33
3.1.2.5. Le seuil haut ISH de la bande d’hystérésis ...33
3.1.2.6. Le seuil bas ISB de la bande d’hystérésis ...33
3.1.2.7. Courant is dans la charge ...33
3.1.3. Le principe de la commande par bande d’hystérésis ...34
3.2. Analyse de l’onduleur ...35
3.2.1. Elaboration des signaux de commande ...35
3.2.2. Les configurations possibles de l’onduleur...37
3.3. Dimensionnement de l’onduleur ...47
3.3.1. Détermination de la fréquence de commutation ...47
3.3.2. Détermination de l’inductance de lissage ...50
3.3.3. Choix des interrupteurs ...52
3.4. Signaux de commande des six IGBT et circuit de puissance de l’onduleur ...52
Table des matières
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3.5. Modélisation, sous forme d’un programme, sous MATLAB de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS connecté au convertisseur de nombres de phase. ...54
3.5.1. Le convertisseur de nombres de phases ...54
3.5.2. Les résultats de simulation de l’ensemble onduleur multiniveaux ...55
3.5.2.1. Les courants de sorties (le courant dans la charge) ...55
3.5.2.2. Tensions des trois phases du convertisseur de nombre de phases ... connecté à l’onduleur...57
4. Quatrième chapitre : Résultats ...59
4.1. Courant de sortie de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS ...60
4.2. Les tensions de sortie des trois phases du convertisseur de nombre de phases connecté à l’onduleur multiniveaux monophasé de type RBNPS. ...61
4.3. Comportement du couple électromagnétique et de la vitesse du MAS triphasé alimenté par l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS. ...62
4.3.1. Couple électromagnétique et vitesse du MAS triphasé alimenté par le réseau et par le biais de l’onduleur multiniveaux à structure RBNPS. ...62
4.3.2. Etude comparative du couple électromagnétique du MAS triphasé alimenté par le réseau et celui alimenté par le biais de l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS. ...66
4.3.2.1. Discussion ...66
4.3.3. Correction de la vitesse et du couple ...67
4.3.3.1. Etude comparative du couple électromagnétique d’un MAS triphasé alimenté par le réseau puis corrigé par un correcteur de type PID et celui alimenté par le biais de l’onduleur multiniveaux monophasé à structure RBNPS. ...71
4.3.3.2. Discussion ...72
Mémoire d’Ingénieur de Conception en Energie Electrique.
Rédigé par : Rodrigue A. A. Mahunan ATTIOGBE EPAC/ Génie Electrique 6ème Promotion 89
Conclusion Générale ...74
Références Bibliographiques ...76
Annexes ...81
Table des matières ...86