Résultats expérimentaux en utilisant la méthode MRAS

Au début, on réalise la commande avec capteur et avec un couple de charge égal à 24% de sa valeur nominale, puis à t=6.2 s, on bascule automatiquement la commande en mode dégradé sans capteur mécanique. La figure V.25 montre l‟évolution temporelle pour un fonctionnement en mode dégradé lié au défaut du capteur mécanique du MSAP, avec estimation de la vitesse par la méthode MRAS pour une vitesse de 800 tr/mn.

Les résultats expérimentaux ont été établis sur le MSAP avec un cycle de fonctionnement limité en charge au démarrage à 0.9 Nm et à vitesse constante égale à 800 tr/min. La figure V.25 (a) donne la réponse en vitesse ainsi que la vitesse estimée pour un cycle de fonctionnement. Cette figure montre l‟estimation de la vitesse à l‟arrêt du moteur et nous remarquons de faibles oscillations de la vitesse estimée autour de la vitesse nulle de l‟ordre de 1.6% de la vitesse de base.

(a) Vitesse estimée et de référence. (b) Couple électromagnétique.

r  * r  ˆ r 

Chapitre V Continuité de fonctionnement du MSAP en présence de défauts convertisseur de puissance et sans capteur mécanique

(c) Erreur sur la vitesse mécanique pour une

vitesse de 800 tr/mn.

(d) Position électrique mesurée



(e) Courants statoriques i_a, i_b et i_c. (f) Zoom sur les courants i_a, i_b et i_c.

Figure V.25 : Reconfiguration de la commande vectorielle suite au défaut du capteur

mécanique du MSAP pour une vitesse de 800 tr/mn, (estimation de la vitesse par la méthode MRAS).

Nous visualisons la vitesse estimée lors du démarrage du moteur sur la figure V.25 (c) qui dévoile un retard de cette vitesse par rapport à la vitesse réelle. Nous pouvons constater que le retard entre la vitesse réelle et estimée est dû au fonctionnement de l‟observateur MRAS en boucle ouverte. A partir de l‟instant t= 6.2s, on bascule automatiquement vers la commande en mode dégradé sans capteur mécanique. Après un régime transitoire d‟environ 0.1s la vitesse mécanique estimée tend vers celle mesurée. Ceci nous donne un indice sur la rapidité de l‟estimateur. Après la transition, l‟observateur MRAS présente une réponse stable (amplitude du pic plus faible) et l‟erreur d‟estimation de la vitesse mécanique tend vers une valeur très faible de l‟ordre de 1.1% de la vitesse de référence comme nous montre la figure

ˆ   _{r r} r  ˆ r  Reconfiguration a i c i b i

V.25 (c). Nous remarquons qu‟avec ce profil de vitesse, la position estimée du rotor converge vers celle mesurée après la transition, cela confirme l'efficacité de l'algorithme de commande tolérante au défaut du capteur mécanique.

Il est à remarquer que les grandeurs électriques estimées (courants statoriques i_d et i ) _q

et les grandeurs mesurées sont quasiment superposées. La figure V.25 (b) donne l‟allure du couple électromagnétique avant et après la transition. On peut noter, pendant le régime transitoire, un pic de 277 % en amplitude par rapport à la valeur appliquée. La figure V.25 (f) offre un zoom de la figure V.25 (e) autour du régime transitoire. Les courants de démarrage, les courants statoriques i_a, i_b et i_c, restent inférieurs au courant nominal. Comme la transition a lieu à faible couple de charge, ces courants reviennent pratiquement aux mêmes valeurs (avant la transition) à la fin du régime transitoire. De plus, pour mettre en évidence les performances de cette technique de commande, il est nécessaire de faire des essais en charge.

La figure V.26 montre l‟évolution temporelle pour un fonctionnement en mode dégradé lié au défaut du capteur mécanique du MSAP, avec estimation de la vitesse par la méthode MRAS pour une vitesse de 800 tr/mn. Nous appliquons sur l‟arbre de la machine un couple de charge nominal à l‟instant t=3.1s, ensuite après 6s, on bascule automatiquement la commande en mode dégradé sans capteur mécanique. La transition vers la commande sans capteur est réalisée à couple constant égal au couple nominal. La consigne de vitesse imposée durant cette phase est de 26.66% de la vitesse nominale. On remarque que contrairement au cas précédant, la vitesse estimée reste inférieure à celle mesurée avant la transition. Le régime transitoire dure 0.04 s, de même que lors de l‟essai avec un faible couple de charge.

Les figures V.26 (a) et V.26 (d) présentent des résultats expérimentaux d'estimation de la vitesse et de la position par la méthode MRAS avant et après la transition. Nous remarquons que la méthode MRAS est capable d'estimer la position après la transition. Ainsi, la méthode d‟estimation MRAS va forcer l'erreur à converger vers zéro en faisant converger la position estimée vers la position réelle. Nous remarquons aussi, que la vitesse estimée a pu substituer la vitesse mesurée sans perturber la commande vectorielle après le régime transitoire.

Nous montrons sur la figure V.26 (b) que l‟allure du couple et du courant quadratique iq

sont proportionnels, même lors de la transition. L‟estimation du courant suivant l‟axe en quadrature ne présente pas d‟oscillations survenues avant la transition et garde une allure stable après le régime transitoire (figure V.26 (e)). Ainsi, le courant statorique suivant l‟axe direct est similaire à celui mesuré pendant toute la période d'essai (figure V.26 (f)). On

Chapitre V Continuité de fonctionnement du MSAP en présence de défauts convertisseur de puissance et sans capteur mécanique

constate, durant la phase de reconfiguration de la commande vectorielle, l‟orientation du flux rotorique n‟a pas été modifiée (le courant i_d proche de zéro). Après la transition, on remarque la conservation de la valeur du couple électromagnétique, due à une faible erreur entre la position électrique mesurée et celle estimée (figure V.26 (d)).

D‟après la figure V.26 (d), nous remarquons qu‟en régime permanent (après un régime transitoire d‟environ 0.4 s) la position électrique estimée est analogue avec celle mesurée. La figure V.26 (g) présente l‟allure des courants statoriques (i_a, i_b et i_{c ) avant et après la}

transition. Les pics de courants sont plus importants au régime transitoire et ils sont supérieurs à 2.2 fois de la valeur nominale (figure V.26 (h)) alors que le pic du couple atteint 2 fois le couple nominal (figure V.26 (b)).

(a) Vitesse estimée et de référence. (b) Couple électromagnétique.

(c) Erreur sur la vitesse mécanique pour une

vitesse de 800.

(d) Position électrique mesurée



estimée ˆ_r. r  * r  ˆ r  ˆ   _{r r} r  ˆ r 

(e) Courant mesuré et estimé d’axe q. (f) Courant mesuré et estimé d’axe d.

(g) Courants statoriques i_a, i_b et i_c. (h) Zoom sur i_a, i_b et i_c.

Figure V.26 : Reconfiguration de la commande vectorielle suite au défaut du capteur

mécanique du MSAP pour une vitesse de 800 tr/mn, avec un couple de charge de 4 Nm (estimation de la vitesse par la méthode MRAS).

Néanmoins, ces résultats sont acceptables. Notre système fonctionne tout en assurant un bon asservissement de la vitesse rotorique. Le bon fonctionnement de notre système sans capteur de vitesse après la transition est ainsi validé expérimentalement pour un fonctionnement avec un couple de charge nominal. L‟estimateur MRAS montre des résultats intéressants en fonctionnement en boucle fermée.

Il est à noter que ce schéma de commande a été testé jusqu'à 200 tr/min avec des réponses satisfaisantes. En dessous de cette vitesse, il n‟est pas possible d‟effectuer des transitions brutales sur la mesure de la vitesse sans perdre la commande vectorielle. Par conséquent, à basse vitesse, il est impossible d‟utiliser cette méthode pour la reconfiguration de la commande vectorielle suite au défaut du capteur mécanique du MSAP.

a i c i b i Reconfiguration _ d est i _ d mes i _ q est i _ q mes i

Chapitre V Continuité de fonctionnement du MSAP en présence de défauts convertisseur de puissance et sans capteur mécanique

Il est important de noter que cet algorithme de commande est caractérisé par des réponses satisfaisantes et identiques pour toutes les vitesses supérieures à 800 tr/min jusqu'à la vitesse nominale.