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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie Electrique Mémoire MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et technologies Filière : Electrotechnique Spécialité : Machines électriques et électronique de puissance Présenté par : Tidjani Abd el jaouad Al Amoudi Badreddine Thème: Soutenu publiquement Le :02/06/2016 Devant le jury : Année universitaire 2015/2016 Mme BOUALI Khadidja MC (B) Président UKM Ouargla Mr TAIBI Djamel MA (A) Encadreur UKM Ouargla Mr AMIEUR Toufik MA (A) CO-encadreur UKM Ouargla Mr SAHRAOUI Lazhar MA (A) Examinateur UKM Ouargla Identification paramétrique d’un moteur asynchrone à cage d’écureuil par la technique «optimisation d'essaim de particules» Remerciement بسم اهلل الرحمن الرحيم « الحمد هلل رب العالمين» Nos remerciements vont premièrement à Dieu tout puissant pour la volonté, la santé, et la patience, qu'il nous a données durant toutes ces années d'étude. Nous exprimons nos profondes gratitudes à nos parents pour leurs encouragements, leur soutien et pour les sacrifices qu'ils ont enduré. et ne pas oublier de remercier mes sœurs et frères pour leur soutien Ainsi,Nous tenons à remercier vivement toutes les personnes qui nous ont aidés, ainsi à tous ceux qui nous ont aidés, de prés ou de loin, à accomplir ce travail surtout nos encadreur Mr TAIBI Djamel. Je tiens à remercier également les jurys Mme BOUALI Khadidja, Mr SAHRAOUI Lazhar. Enfin nous tenons à exprimer notre reconnaissance à tous nos amis et collègues Sommaire Notations et symboles i Introduction générale 3 Chapitre I / MODELISATION DU MOTEUR ASYNCHRONE EN VUE DE SON IDENTIFICATION PARAMETRIQUE I.1.INTRODUCTIO 02 I.2.Constitutions de la machine asynchrone 02 I.2. 1.Le stator 02 I.2.2. Le rotor 03 I.2.2.1.Le rotor à cage 03 I.2.2.2.Le rotor bobiné 04 I.3. Principe de fonctionnement du moteur à cage 04 I.4. Modélisation de la machine asynchrone à cage 05 I.4.1. Représentation de la MAS à cage dans le système triphasé et biphasé 05 I.4.1. 1.Les équations électriques 06 I.4.1. 2.Les équations magnétiques 06 I.4.2.Hypothèses simplificatrices 07 I.5 Modèle biphasé du moteur asynchrone triphasé 07 I.5.1.Transformation de PARK 08 I.6. Equations électriques du moteur asynchrone triphasé 09 I.6.1 Equations électriques du MAS triphasé dans le repère (α,β) 10 a. L'équation de la tension du stator 10 b. L'équation de la tension du rotor 10 c. Equations du flux 10 I-7 Représentation d‟état du moteur asynchrone triphasé 10 I.8 Expression du couple 12 I-9 Conclusion 12 Chapitre II / METHODES D’IDENTIFICATION PARAMETRIQUE DU MOTEUR ASYNCHRONE BASÉES SUR LE SCHEMA EQUIVALENT II.1.Introduction 14 II.2. Schémas équivalents de la MAS 14 II-2.1 Schéma équivalent généralisé du MAS en régime dynamique 14 II.2.2 Schéma équivalent du MAS dans le repère fixe au stator 15 II.3 Schéma équivalent du MAS en régime permanent 16 II-3.1 Grandeur ramenées au stator 17 II-3-2 Schéma équivalent à fuites totalisées dans le stator 18 II.3.3 Schéma équivalent à fuites totalisées dans le rotor 19 II-4 Méthode classique d‟identification des paramètres du moteur basé sur le schéma équivalent en régime permanant totalisée au stator 19 II-5-1 Essai volt-ampèrmétrique en courant continu (mesure de résistance Rs) 20 II-5-2 Essai à vide 21 II-5-3 Essai en court-circuit (à rotor bloqué) 22 II-5-3-1 Calcul de Lσ , σ , Lm et Tr 23 II-6 Identification des pertes fer et mécanique 24 II-6-1 Principe de la méthode 24 II-7 Identification des paramètres mécaniques 27 II-7-1 Essai de ralentissement 27 II.8 Identification paramétrique d'un moteur asynchrone basée sur les données de constructeur 27 II.9. Programmation des méthodes d‟identification par l‟interfaçage MATLAB GUIDE 29 II-10 Validation du modèle 31 II.10.1 Schéma bloc de simulation 30 II.10.2 Résultat de simulation 31 II.10.3 Interprétations des résultats 32 a. Le courant statorique Isa 32 b. Le couple électromagnétique 32 c. La vitesse de rotation 32 II -11 Conclusion 32 Chapitre III / IDENTIFICATION ET OPTIMISATION DES PARAMETRES DU MAS BASE SUR LA TECHNIQUE D'ESSAIM DE PARTICULES III-1 Introduction 34 III.2 Définition de l‟optimisation 34 III.2.1. Fonction Objectif 34 III.3. L‟intelligence Collective 35 III.4.Optimisation d'Essaim de Particules (Particle Swarm Optimization) 35 III.5 Principe de l'Algorithme PSO 38 III.6.1. Formulation Mathématique du PSO 38 III.6.2. Mécanisme de Confinement 40 III.6.3. Conception et déroulement de l'algorithme PSO 41 III.7 Application de l'algorithme PSO globale à l'indentification et l'optimisation des paramètres d‟un moteur asynchrone 43 III.7.1 Résultats de simulation 44 III.8 Caractéristique interne et externe du moteur asynchrone 49 III.9 Conclusion 50 Conclusion générale 51 Références bibliographiques 53 Notations et symboles Symboles Désignation as , bs , cs Indices correspondants aux trois phases statoriques ar , br,cr Indices correspondants aux trois phases rotoriques d,q Axes correspondants au référentiel lié au champ tournant x, y Axes correspondants au référentiel lié au rotor α , β Axes correspondants au référentiel lié au stator x Grandeur instantanée (tension, courant ou flux) j Grandeur imaginaire tel que j2 = -1 v Tension [V] i Courant [A] ɸ Flux [Wb] ω Pulsation mécanique [rad/s] Ω Vitesse du rotor [rad/s] p Nombre de paire de pôles ωs Pulsation statorique [rd/s] ωr Pulsation rotorique [rd/s] fs Fréquence du stator [Hz] Ce Couple électromagnétique [Nm] Cr Couple résistant (de charge) [Nm] Rs Résistance statorique [Ω] Rr Résistance rotorique [Ω] Ls Inductance propre (cyclique) du stator [H] Lr Inductance propre (cyclique) du rotor [H] M Inductance mutuelle (cyclique) du stator-rotor [H] σ Coefficient de dispersion total Ts Constante de temps statorique [s] Tr Constante de temps rotorique [s] ls Inductance de fuites statorique [H] lr Inductance de fuites rotorique [H] J Moment d‟inertie des masses tournantes [Kgm2 ] f Coefficient de frottement visqueux [S.I] MAS Machine asynchrone INTRODUCTION GENERALE La machine asynchrone, de par sa construction, est la machine la plus robuste et la moins chère du marché. Cette machine est largement utilisée dans la plupart des entraînements électriques dans plusieurs domaines industriels, notamment pour des applications à vitesse variable. Plusieurs axes de recherches sont destinés à l‟étude de cette machine : sa modélisation et sa commande. Ainsi, il est exigé dans l‟élaboration des lois de commande performantes, un modèle fiable et suffisamment précis par la connaissance de ses paramètres. De nos jours, un afflux des travaux de recherche consistent en l‟identification des paramètres des machines électriques par différentes méthodes en guise de réaliser les meilleures approches possibles du modèle de la machine. L‟identification paramétrique de la machine asynchrone est l‟un des objectifs les plus importants en vue de sa simulation, sa commande et son diagnostic Les travaux de ce mémoire s‟inscrivent dans le cadre et traitent des problématiques de l‟identification des paramètres du moteur asynchrone triphasé à cage d‟écureuil. Le mémoire s‟articule principalement autour de deux parties :  La première partie concerne des méthodes d‟identification des paramètres du moteur asynchrone qui s‟avèrent simples et classiques, mais contribuent considérablement à l‟identification initiale exigée par les méthodes numériques.  La deuxième partie consacrée à une identification avancée des paramétrés électriques du MAS en utilisant une méthode basée sur la technique d‟essaim de particules (PSO). Le présent mémoire est structuré de la manière suivante : Le premier chapitre sera consacré à présenter la machine asynchrone triphasée et son modèle d‟action, en l‟occurrence son modèle de Park utilisé conventionnellement pour les différentes applications à condition qu‟il soit bien caractérisé. Dans le second chapitre, une présentation des schémas équivalents, au sens étendue, sera donnée dans les perspectives de mettre en œuvre les procédures possibles d‟identification des paramètres du modèle de Park de la machine asynchrone, suivie de l‟application des deux méthodes d‟identification des paramétrés du moteur asynchrone cage, l‟une basée sur les essais classique et l‟autre basée sur les données de la plaque signalétique et les données de fabrication. Le troisième chapitre sera consacré à une identification stochastique des paramètres électriques en utilisant une méthode basée sur la technique PSO. Pour montrer l‟efficacité de cette technique, une superposition des caractéristiques du courant de phase statorique obtenus par simulation sera effectuée. Au terme de ce travail, une conclusion générale sera donnée pour résumer les résultats obtenus ainsi que les perspectives à envisager pour la continuité de ce travail. 1 CHAPITRE I MODELISATION DU MOTEUR ASYNCHRONE EN VUE DE SON IDENTIFICATION PARAMETRIQUE 2 I .1 INTRODUCTION Les machines électriques tournantes occupent une place prépondérante dans tous les secteurs industriels. Les machines asynchrones triphasées à cage d‟écureuil sont les plus fréquemment utilisées grâce à leur robustesse, leur simplicité de construction et leur bas cout. Pour caractériser, commander, surveiller et diagnostiquer une machine asynchrone, l‟élaboration d‟un modèle mathématique et son identification s‟avèrent indispensables. L'élaboration d'un modèle mathématique précis et qui reflète le comportement réel de MAS, est difficile à obtenir vu les problèmes de non linéarité dont souffrent les machines électriques. Pour pouvoir reproduire ces modes de fonctionnement dans une machine réelle on devra connaître la liaison existante entre les paramètres du modèle et les grandeurs physiques mesurables dans la machine. Ce modèle peut être obtenu par l‟application de la transformation de Park sur le modèle triphasé réel, ou bien par l‟utilisation de la notion complexe (modélisation vectorielle). I.2 Constitution de la machine asynchrone : On se propose, dans cette partie, de donner quelques précisions sur les éléments de constitutions des machines asynchrones. Cette description va uploads/Geographie/ identification-parametrique-mas-pso.pdf