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UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES  DE L’INGENIEUR DEPARETEMENT D’ÉLECTROTECHNIQUE Mini projet Département : ÉLECTROTECHNIQUE Option : Commande des Systèmes Electriques Intitulé:  Commande scalaire d’une machine Asynchrone Présenté par : ATTOU Amine A U: 2010/2011
Plan de travail ,[object Object],3 ,[object Object]
 partie 02  :  Modélisation de la MAS
 partie 03  : la commande scalaire
 partie 04  : résultat de simulation
 conclusion,[object Object]
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Plan de travail ,[object Object]
partie I:   Généralités sur les machines MAS
partie II:  Modélisation de la MAS
partie III: la commande scalaire
partie IV : résultat de simulation
conclusion7
Grace aux développements de la théorie de la commande électrique, le moteur asynchrone trouve sa place dans les applications industrielles, Son principal avantage réside dans l’absence de contacts électrique glissants.   La machine asynchrone est simple de construction, robuste, Pour cela, elle est de plus en plus utilisée dans les entrainements a vitesse variable , Par contre sa commande est plus complexe pour d'obtenir le découplage des deux grandeurs de commande qui sont le flux magnétique et le couple électromagnétique   Parmi les commandes proposées pour la MAS, on a la commande  scalaire.La commande scalaire, la plus ancienne et la plus rustique, de nombreux variateurs équipés de ce contrôle sont utilisés, en particulier pour des applications industrielles de pompage ,climatisation ,ventilation. 8
Plan de travail ,[object Object]
partie I:Généralités sur les MAS
Partie  II:  Modélisation de la MAS
partie III: la commande scalaire
partie IV : résultat de simulation
conclusion9
INTRODUCTION: ,[object Object]
Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
La machine asynchrone est dite machine à induction car       l’énergie transférée du stator au rotorou inversement        se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée:    Le moteur asynchrone comporte deux   parties essentielles, l’une fixe appelée    stator portant un bobinage triphasé logé   dans les encoches et relie à la source   d’alimentation, et l’autre mobile  ( rotor) qui  peut être soit bobiné soit  à cage  d’écureuil. Ces deux parties   sont  séparées par un entrefer 10 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
INTRODUCTION: ,[object Object]
Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
La machine asynchrone est dite machine à induction car       l’énergie transférée du stator au rotorou inversement        se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée:    Le moteur asynchrone comporte deux   parties essentielles, l’une fixe appelée    stator portant un bobinage triphasé logé   dans les encoches et relie à la source   d’alimentation, et l’autre mobile  ( rotor) qui  peut être soit bobiné soit  à cage  d’écureuil. Ces deux parties   sont  séparées par un entrefer 11 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
INTRODUCTION: ,[object Object]
Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
La machine asynchrone est dite machine à induction car       l’énergie transférée du stator au rotorou inversement        se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée:    Le moteur asynchrone comporte deux   parties essentielles, l’une fixe appelée    stator portant un bobinage triphasé logé   dans les encoches et relie à la source   d’alimentation, et l’autre mobile  ( rotor) qui  peut être soit bobiné soit  à cage  d’écureuil. Ces deux parties   sont  séparées par un entrefer 12 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
INTRODUCTION: ,[object Object]
Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
La machine asynchrone est dite machine à induction car       l’énergie transférée du stator au rotorou inversement        se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée:    Le moteur asynchrone comporte deux   parties essentielles, l’une fixe appelée    stator portant un bobinage triphasé logé   dans les encoches et relie à la source   d’alimentation, et l’autre mobile  ( rotor) qui  peut être soit bobiné soit  à cage  d’écureuil. Ces deux parties   sont  séparées par un entrefer 13 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
14 Modèle généralisé triphasé de la MAS Représentation schématique de la machine asynchrone
Hypothèses simplificatrices:       La modélisation s’appuie sur un certain nombre d’hypothèses  : Une parfaite symétrie de la machine. L’absence de saturation et de pertes dans un circuit magnétique. La répartition spatiale sinusoïdale des différents champs magnétiques le long de l’entrefer. Les résistances des enroulements ne varient pas avec la température. 15
Plan de travail ,[object Object]
partie I:   Généralités sur les machines MAS
Partie  II:  Modélisation de la MAS
partie III: la commande scalaire
partie IV : résultat de simulation
conclusion16
 Transformation de Park:  La transformation de Park est une transformation du repère triphasé fixe par rapport austator dans un repère biphasé. Cette transformation permet de réduire la complexité dusystème.  La transformation de Park est obtenue à partir d’une matrice unique (2x3) donnée par 17 Oùk est une constante qui peut prendre la valeur 2/ 3 pour  la transformation nonconservation de puissance, ou la valeur     pour la transformation avec conservation depuissance.
18 Machine asynchrone vue dans                 le repère dq. Représentation symbolique de la machine asynchrone
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 19
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 20
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 21
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 22
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 23
Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 24
25 Schéma électrique équivalent: Les équations peuvent être représentées par le schéma  électrique équivalent suivant :
pour compléter le modèle de la MAS on ajoute l’équation mécanique 26 L’équation électromagnétique
Plan de travail ,[object Object]
partieI:   Généralités sur les machines MAS
partieII:  Modélisation de la MAS
partie III: la commande scalaire
partie IV : résultat de simulation
conclusion27
III-la commande scalaire La commande scalaire est basée sur le modèle en régime permanent sinusoïdal. Elle permet d’atteindre des performances remarquables en pratique. Il existe plusieurs commandes scalaires selon qu’on agit sur le courant ou la tension.  Elles dépendent surtout de la topologie de l’actionneur utilisé (onduleur de tension ou de courant). 28
Cycloconvertisseur Ce convertisseur est composé d'un redresseur triphasé à diode (éventuellement à thyristors contrôlés), d'un filtre et d'un onduleur comportant  trois bras indépendants. Chaque bras est composé de deux interrupteurs pilotés de façon complémentaires.  29 alimentation de la machine
30 Commande de l'onduleur La stratégie de commande par modulation de largeur d'impulsion (MLI) permet de convertir une tension de référence appelée modulante enune tension sous forme de créneaux; le principe de la MLI consiste à comparer le signal de référence (modulante), à un signal porteuse (triangulaire )de fréquence supérieure. Principe de la commande MLI- ST
31 Commande de l'onduleur La stratégie de commande par modulation de largeur d'impulsion permet de convertir une tension de référence appelée modulante enune tension sous forme de créneaux; le principe de la MLI consiste à comparer le signal de référence (modulante), à un signal porteuse (triangulaire )de fréquence supérieure. Commande par MLI ,[object Object]
Le coefficient de réglage:Principe de la commande MLI- ST
32 Machine asynchrone alimentée en tension : ,[object Object],Le principe de la commande scalaire avec contrôle de V/f  est de faire varier la vitesse de la machine asynchrone tout en maintenant constant le rapport tension sur fréquence statorique. Cela signifie que la variation de la vitesse de la machine asynchrone se fait en maintenant le flux statoriqueet le couple maximum en régime permanent constant. ,[object Object], En régime permanent le couple est donné par les relations suivantes : ,[object Object]

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  • 13. partie III: la commande scalaire
  • 14. partie IV : résultat de simulation
  • 16. Grace aux développements de la théorie de la commande électrique, le moteur asynchrone trouve sa place dans les applications industrielles, Son principal avantage réside dans l’absence de contacts électrique glissants.   La machine asynchrone est simple de construction, robuste, Pour cela, elle est de plus en plus utilisée dans les entrainements a vitesse variable , Par contre sa commande est plus complexe pour d'obtenir le découplage des deux grandeurs de commande qui sont le flux magnétique et le couple électromagnétique   Parmi les commandes proposées pour la MAS, on a la commande scalaire.La commande scalaire, la plus ancienne et la plus rustique, de nombreux variateurs équipés de ce contrôle sont utilisés, en particulier pour des applications industrielles de pompage ,climatisation ,ventilation. 8
  • 17.
  • 19. Partie II: Modélisation de la MAS
  • 20. partie III: la commande scalaire
  • 21. partie IV : résultat de simulation
  • 23.
  • 24. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
  • 25. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 10 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
  • 26.
  • 27. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
  • 28. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 11 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
  • 29.
  • 30. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
  • 31. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 12 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
  • 32.
  • 33. Le rotor est toujours en retard par rapport à la vitesse du champ statorique.
  • 34. La machine asynchrone est dite machine à induction car l’énergie transférée du stator au rotorou inversement se fait par induction électromagnétique.   Description de la M.A.S Triphasée: Le moteur asynchrone comporte deux parties essentielles, l’une fixe appelée stator portant un bobinage triphasé logé dans les encoches et relie à la source d’alimentation, et l’autre mobile ( rotor) qui peut être soit bobiné soit à cage d’écureuil. Ces deux parties sont séparées par un entrefer 13 I-Généralités sur les machines asynchrones triphasées :
  • 35. 14 Modèle généralisé triphasé de la MAS Représentation schématique de la machine asynchrone
  • 36. Hypothèses simplificatrices:   La modélisation s’appuie sur un certain nombre d’hypothèses  : Une parfaite symétrie de la machine. L’absence de saturation et de pertes dans un circuit magnétique. La répartition spatiale sinusoïdale des différents champs magnétiques le long de l’entrefer. Les résistances des enroulements ne varient pas avec la température. 15
  • 37.
  • 38. partie I: Généralités sur les machines MAS
  • 39. Partie II: Modélisation de la MAS
  • 40. partie III: la commande scalaire
  • 41. partie IV : résultat de simulation
  • 43.  Transformation de Park: La transformation de Park est une transformation du repère triphasé fixe par rapport austator dans un repère biphasé. Cette transformation permet de réduire la complexité dusystème. La transformation de Park est obtenue à partir d’une matrice unique (2x3) donnée par 17 Oùk est une constante qui peut prendre la valeur 2/ 3 pour la transformation nonconservation de puissance, ou la valeur pour la transformation avec conservation depuissance.
  • 44. 18 Machine asynchrone vue dans le repère dq. Représentation symbolique de la machine asynchrone
  • 45. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 19
  • 46. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 20
  • 47. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 21
  • 48. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 22
  • 49. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 23
  • 50. Modélisation de la machine asynchrone en régime permanent 24
  • 51. 25 Schéma électrique équivalent: Les équations peuvent être représentées par le schéma électrique équivalent suivant :
  • 52. pour compléter le modèle de la MAS on ajoute l’équation mécanique 26 L’équation électromagnétique
  • 53.
  • 54. partieI: Généralités sur les machines MAS
  • 56. partie III: la commande scalaire
  • 57. partie IV : résultat de simulation
  • 59. III-la commande scalaire La commande scalaire est basée sur le modèle en régime permanent sinusoïdal. Elle permet d’atteindre des performances remarquables en pratique. Il existe plusieurs commandes scalaires selon qu’on agit sur le courant ou la tension. Elles dépendent surtout de la topologie de l’actionneur utilisé (onduleur de tension ou de courant). 28
  • 60. Cycloconvertisseur Ce convertisseur est composé d'un redresseur triphasé à diode (éventuellement à thyristors contrôlés), d'un filtre et d'un onduleur comportant trois bras indépendants. Chaque bras est composé de deux interrupteurs pilotés de façon complémentaires. 29 alimentation de la machine
  • 61. 30 Commande de l'onduleur La stratégie de commande par modulation de largeur d'impulsion (MLI) permet de convertir une tension de référence appelée modulante enune tension sous forme de créneaux; le principe de la MLI consiste à comparer le signal de référence (modulante), à un signal porteuse (triangulaire )de fréquence supérieure. Principe de la commande MLI- ST
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  • 63. Le coefficient de réglage:Principe de la commande MLI- ST
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  • 68.
  • 69.
  • 70.
  • 71. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.
  • 72.
  • 73. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.
  • 74.
  • 75. V/f Constante, Pour cette plage, on disposera du couple nominal de la machine.
  • 76.
  • 77. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que très rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. 41
  • 78. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que tres rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. Contrôle indirect du flux Les flux seront contrôlés indirectement a partir des courants statoriques ou des tensions statoriques définies en régime permanent sinusoïdale. Les stratégies de commande couramment utilisées seront : 42
  • 79. Contrôle de flux Contrôle direct du flux Le control direct de flux qui consiste a régulier l’un des flux. Cela nécessite la mesure ou l’estimation du flux dans la Machine.il n’est que tres rarement mesuré en raison du cout des capteurs et de la qualité des signaux obtenue. Contrôle indirect du flux Les flux seront contrôlés indirectement a partir des courants statoriques ou des tensions statoriques définies en régime permanent sinusoïdale. Les stratégies de commande couramment utilisées seront : Les stratégies de commande 43
  • 80.
  • 81.
  • 82. les vitesses supérieures à la vitesse nominale: on diminuera le flux dans la Machine, et on disposera de la puissance nominale de la machine.45
  • 83. 46 Fonctionnement à flux constant Si la pulsation rotorique très faible, alors la tension statorique devient: Si l'on néglige ainsi nous obtenons: Cette relation caractérise la loi Qui est égale a une constante.
  • 84. 47 A-Contrôle direct de flux 1-Alimentation en courant a/Commutateur de courant Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux
  • 85. 48 b/Onduleur de tension régulé en courant Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux
  • 86. 49 2-Alimentation en tension Commande scalaire avec autopilotage et régulation du flux
  • 87. 50 B-Contrôle indirect 1-Contrôle du flux à partir des courants statoriques 1-a : avec commutateur de courant Principe de commande du commutateur de courant
  • 88. 51 1-b : avec onduleur de tension contrôlé en courant Principe de commande de l’onduleur de tension contrôlé en courant
  • 89. 52 2-Contrôle du flux à partir des tensions statoriques La tension statorique s’exprime en fonction du flux statorique par la relation suivante: contrôle du flux à partir des tensions statoriques
  • 90.
  • 91. partie I: Généralités sur les machines MAS
  • 92. partie II: Modélisation de la MAS
  • 93. partie III: la commande scalaire
  • 94. partie IV : résultat de simulation
  • 96. 54 Simulation de la machine AS avec la commande scalaire Block simulink: alimentation en tension
  • 97.
  • 98. 56 courbe de couple courbe de courant
  • 99.
  • 100. 58 courbe couple en charge
  • 101. 59 courbe couple en charge ZOOM 0.7 0.8 0.9 courbe de courant en charge
  • 102.
  • 103. partie I: Généralités sur les machines MAS
  • 104. Partie II: Modélisation de la MAS
  • 105. partie III: la commande scalaire
  • 106. partie IV : résultat de simulation
  • 108. Dans le cas d’un contrôle scalaire, le modèle de la machine est non linéaire Cette commande est suffisante pour l’obtention de commandes moyennement performantes. Les principes de contrôle du couple électromagnétique de la machine asynchrone,ont tous été élaborées à partir du modèle statique, par conséquencele couple n’est plus contrôlé lors des régimes transitoires. Dans le cas où l’on désire améliorer le contrôle du couple on régule directement le flux dans les deux cas d’alimentation de l’onduleur. Dans certain cas le contrôle est réalisé sans capteur mécanique à l’aide d’observateurs de flux et de vitesse. Pour des performances moyennes et pour les fonctionnements en survitesse, on fait appel de préférence au contrôle scalaire. 61 conclusion
  • 109.
  • 110.