On constate d’après les figures (IV.13) et (IV.14) que la vitesse a une bonne dynamique, sans dépassement ni d'erreur statique et suit sa référence d'une manière acceptable. Après l’application du couple résistant d’une valeur de 15N.m à t=0.5s, on remarque une très légère chute de vitesse qui revient par la suite à sa valeur de référence ; ceci est dû aux bonnes performances de la régulation de la vitesse.
Les figures (IV.17), (IV.20) illustrent l’évolution des flux statorique et rotorique comparés à leurs valeurs de référence. D’après ces courbes, on constate que les flux estimés suivent bien leurs références, ce qui permet de dire que la régulation, en module et en phase des composantes triphasées des flux statorique et rotorique, mise en œuvre, est bonne et performante.
On constate d’après la figure (IV.21) que le couple électromagnétique présente une saturation lors des transitoires de vitesse. A l’application d’une charge de 10(N.m) à l’instant 0.5 (s) et 1.5(s), nous constatons que le couple électromagnétique a atteint une valeur de 15 (N.m) qui compense l’effet de charge et des frottements.
V. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté la structure de notre système d’étude. Nous avons détaillé la commande développée ainsi que les différentes étapes suivies pour la valider par simulation.
59
développée. L’utilisation du logiciel de simulation MATLAB/Simulink nous permet de modéliser le plus fidèlement possible notre système.
Globalement, les résultats de simulation obtenus sont très satisfaisants du point de vue régulation, robustesse et stabilité du système d’entrainement dans n’importe quelle condition de fonctionnement (vide, charge, inversement de sens de rotation).
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La machine asynchrone à double alimentation est un système non linéaire, multi variable, soumis à des variations paramétriques et à des perturbations inconnues. Après avoir donné un aperçu sur la MADA, nous avons mis l’accent sur la modélisation de cette dernière avant de présenter son modèle dynamique en vue de sa commande. Par la suite, nous avons exposé le principe de la commande directe du couple.
L’étude réalisée dans ce travail concerne la commande directe du couple (DTC) d’une machine asynchrone à double alimentation en guise de solution aux problèmes rencontrés dans la stratégie de commande vectorielle par orientation de flux. La DTC est robuste contre les variations paramétriques de la machine et ne nécessite pas de capteur de position. De plus, elle offre un certain nombre d’avantages considérables par rapport aux autres types de commande.
A partir de cette étude et des résultats de simulation obtenus, on peut tirer les conclusions suivantes qu’on a jugées d’un intérêt de premier plan :
Grâce au développement dans la commande électrique et l’apparition de diverses structures des convertisseurs de l’électronique de puissance permettant, à présent, de disposer de sources d’alimentation à fréquence variable, la MADA présente une solution idéale pour les entraînements à grandes puissances.
L’étude des machines électriques en général, et la MADA en particulier , exige une bonne modélisation mathématique décrivant l’ensemble de la machine et le système à entraîner. Cela permet de prévoir les performances dynamiques et statiques de ses entraînements.
La technique de la commande DTC appliquée à la MADA peut maitriser la difficulté de son réglage. Elle permet d’assurer le découplage entre le flux et le couple électromagnétique et améliore la dynamique de la vitesse.
Enfin, ce travail est un prolongement des études réalisées sur la MADA et a besoin d’une continuation dans plusieurs directions. D’après les résultats obtenus, il serait intéressant d’envisager les perspectives et les suggestions suivantes :
Utiliser d’autres types de convertisseurs de fréquence, tels que les cyclo-convertisseurs.
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Utiliser des onduleurs multi-niveaux associés à la commande directe du couple (DTC) afin de minimiser les fluctuations du couple électromagnétique.
Utiliser d’autres observateurs tels que, le filtre de Kalman ou l’observateur de Luenberger pour estimer le flux et la vitesse surtout de la MADA avec plus de précision.
Refaire le même travail avec un fonctionnement générateur utilisé dans les systèmes d’énergie renouvelable.
Paramètres de la Machine Asynchrone à Double Alimentation
Nombre de paires de pôles P 2
Inductance cyclique statorique 𝐿𝐿𝑠𝑠 0.163(H)
Inductance cyclique rotorique 𝐿𝐿𝑟𝑟 0.021(H)
Inductance mutuelle 𝑀𝑀𝑠𝑠𝑟𝑟 0.055(H)
Coefficient de dispersion 𝜎𝜎 291.25
Résistance statorique 𝑅𝑅𝑠𝑠 1.417(Ω)
Résistance rotorique 𝑅𝑅𝑟𝑟 0.163(Ω)
frottements visqueux 𝑓𝑓𝑣𝑣 0.0073
Inertie J 0.066 Kg.m
Tension nominale enroulement statorique 𝑉𝑉𝑠𝑠𝑠𝑠 230(V) Tension nominale enroulement rotorique 𝑉𝑉𝑟𝑟𝑠𝑠 130(V) Courant nominal enroulement statorique 𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠𝑠 8.4(A)
Courant nominal enroulement rotorique 𝐼𝐼𝑟𝑟𝑠𝑠 19(A)
Vitesse de rotation maximale de la MADA 𝑁𝑁𝑠𝑠𝑛𝑛𝑛𝑛 1435(tr/min)
Couple nominal 𝐶𝐶𝑒𝑒𝑛𝑛 −𝑠𝑠𝑛𝑛𝑛𝑛 25.5(N.m)
Couple maximal 𝐶𝐶𝑒𝑒𝑛𝑛 −𝑛𝑛𝑚𝑚𝑚𝑚 2.5∗ 𝐶𝐶𝑒𝑒𝑛𝑛 −𝑠𝑠𝑛𝑛𝑛𝑛
Fréquence statorique 𝑓𝑓𝑠𝑠 50 (Hz)
Détermination des paramètres du régulateur
Cette méthode consiste à déterminer la valeur des gains des correcteurs en effectuons un placement des pôles en boucles fermés dans le plan complexe.
La fonction de transfert d’un PI est : 𝐺𝐺𝑃𝑃𝑃𝑃(𝑠𝑠) =𝐾𝐾𝑝𝑝. (1 +𝐾𝐾𝑠𝑠𝑖𝑖)
La fonction de transfert du système à réguler est : 𝐺𝐺𝑄𝑄(𝑠𝑠) =𝐽𝐽.𝑠𝑠+𝑓𝑓1
La fonction de transfert du processus en globale en boucle fermée du système est :
FTBF = 𝐺𝐺𝑄𝑄(𝑠𝑠).𝐺𝐺𝑃𝑃𝑃𝑃(𝑠𝑠)
1+𝐺𝐺𝑄𝑄(𝑠𝑠).𝐺𝐺𝑃𝑃𝑃𝑃(𝑠𝑠)
𝑇𝑇𝑏𝑏𝑏𝑏(𝑠𝑠) = 𝐾𝐾𝑖𝑖.𝐽𝐽 1
𝐾𝐾𝑝𝑝.𝑆𝑆2+𝐾𝐾𝑖𝑖�1+𝐾𝐾𝑝𝑝𝑓𝑓 �.𝑆𝑆+1
Après les simplifications nécessaires, l’équation caractéristique de la fonction de transfert du système globale en boucle fermée est :
𝐸𝐸𝐸𝐸(𝑠𝑠) =𝐾𝐾𝐾𝐾𝑖𝑖.𝐽𝐽
𝑝𝑝 .𝑆𝑆2+𝐾𝐾𝑖𝑖�1 +𝐾𝐾𝑓𝑓
𝑝𝑝�.𝑆𝑆+ 1
L’équation ci-dessus caractérise un système asservi du deuxième d’ordre, dont la forme générale est :
𝐸𝐸𝐸𝐸(𝑠𝑠) =𝑤𝑤1
𝑛𝑛2 .𝑆𝑆2+𝑤𝑤2𝛿𝛿
𝑛𝑛 .𝑆𝑆+ 1
Avec 𝑤𝑤𝑛𝑛 : La pulsation propre du système en Boucle Fermée
𝛿𝛿 : Le coefficient d’amortissement du système en Boucle Fermée
Par identification entre les deux équations caractéristiques précédente, on obtient :
⎩⎨
⎧
𝐾𝐾𝑖𝑖 = 2.𝛿𝛿.𝑤𝑤𝐽𝐽.𝑤𝑤𝑛𝑛.𝐽𝐽−𝑓𝑓
𝑛𝑛2
𝐾𝐾𝑝𝑝 = 𝐽𝐽.𝑤𝑤𝑛𝑛2.𝐾𝐾𝑖𝑖
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