Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

République Algérienne Démocratique et Populaire Université Larbi Ben M’Hidi - O

République Algérienne Démocratique et Populaire Université Larbi Ben M’Hidi - Oum El Bouaghi - Faculte des Sciences Et Technologie Département Des Sciences Et Technologie Filière Génie Électrique Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme de Master Spécialité : Génie Electrique Thème : Soutenue publiquement à Ain el Beida le : 14 Juin 2014 Présenté par : Boumaaza Fatiha Dirigé par : Dr : Merzouge Mohamad Salah Promotion : Juin 2014 Commande non linéaire par linéarisation entrée – sortie de la machine synchrone à aimants permanents Remerciement Avant tout on dieu qui je a aide accomplir notre travail dans les bonnes conditions A l’issue de ce mémoire, je tenon à exprimer vif Remerciement à notre encadreur Mr : Merzoug Med Salah d’avoir proposé et dirige ce travail, je tenon également à lui exprimer nos profonde gratuite pour sa compréhension, sa patience et ses conseilles avisés Et je remercie tout l’ensemble des enseignants de département de science et technique de l’institue de génie électrique Qu’ils je n’ai pas épargné d’effort pour notre formation ont à exprimer Et finalement un grand merci a tout ceux qui j’ai aide de loin ou prés pour accomplir ce travail Dédicace J’ai le grand honneur de dédie ce Modeste travail A ceux ont fait de moi une femme <<Ma mère >> et <<Mon père>> Ames chère frère et sœurs o A tout ma famille Boumaaza A tout ma famille Zouaghi Les enfants :Hachem ,Bassma ,Imen ,Amine ,Souhaibe Amon marié: Zouaghi Marwan A tout mes amis et mes proches A tout ceux qui j’ai aidés de loin ou de prés et qu’ Ils j’ai soutenu dans le moment difficile A toute personne qui porte de l’estime pour moi Tables des notations et symboles MSAP Machine synchrone à aimants permanents MCC Machines à courant continu MLI Modulation de largeur d’impulsion Courants des phases statoriques de la machine. , , Flux des phases statoriques de la machine. Tensions des phases statoriques. Flux des aimants. Courants statoriques d’axe direct et en quadrature. J Le couple d’inertie des masses tournantes Couple résistant (ou statique) imposé par la charge mécanique Couple électromagnétique vitesse mécanique de rotation p nombre de paire de pôles f Coefficients des frottements d ,q Axes de référentiel de Park ( ) Matrice de transformation de PARK. n Ordre du système r Degré relatif A Matrice d'état u Grandeur d'entrée x Variable d'état y Grandeur de sortie L’inductance sur l’axe d L’inductance sur l’axe q SOMMAIRE Introduction Générale ............................................................................................................... 1 Chapitre I Modélisation de la MSAP I.1. Introduction ............................................................................................................................. 2 I.2.Généralité sur la machine synchrone à aimants permanents.................................................... 2 I.3.Exemples usuels des moteurs á aimants permanents ............................................................... 3 I.4.Matériaux pour aimants ........................................................................................................... 3 1.5. Analyse du fonctionnement de la MSAP ............................................................................... 4 I.5.1. Avantages de la MSAP .................................................................................................... 5 I.5.2. Inconvénients de la MSAP .............................................................................................. 5 I.5.3. Les domaines d’application de MSAP ............................................................................. 6 I .6. Modélisation de la MSAP ...................................................................................................... 6 I.6.1. Equations de tensions et flux ........................................................................................... 6 I.6.2. Transformation de Park ................................................................................................... 8 I.7. Transformation triphasé - diphasé : ...................................................................................... 10 I.7.1. Transformation de Concordia : ...................................................................................... 10 I.7.2. Passage du repère d q au repère α β ............................................................................... 10 I.7.3 Expression de la puissance et du couple électromagnétique : ........................................ 10 I.8. Schéma fonctionnelle de la MSAP : ..................................................................................... 12 I.8.1.Résultats de simulation .................................................................................................. 12 I.9. Modélisation de l’association MSAP – onduleur de tension : .............................................. 14 I.9.1. Introduction : ................................................................................................................. 14 I.9.2. Onduleur de tension : ..................................................................................................... 14 I.9.3.Modélisation des onduleurs de tension : ......................................................................... 14 I.10. Conclusion ........................................................................................................................ 17 Chapitre II Commande non Linéaire de la MSAP II.1. Introduction ........................................................................................................................ 18 II.2.Principes de la commande non linéaire ................................................................................ 18 II .2.1. Principe de la linéarisation entrée – sortie .................................................................. 18 SOMMAIRE II.2.2.Notion de degré relatif ................................................................................................... 19 II.2.3.Linéarisation exacte par bouclage statique .................................................................. 20 II .2.4. Dynamiques des Zéros ............................................................................................... 20 II.2.5. Dynamique des zéros .................................................................................................... 20 II.3. Objectif de la commande ................................................................................................... 21 II.4. Modélisation de la MSAP commandée en tension: ........................................................... 22 II.5. Choix des grandeurs de sortie .............................................................................................. 22 II.6.Calcule du degré relatif ........................................................................................................ 22 A. degré relatif du courant ................................................................................................. 23 B. degré relatif de la vitesse mécanique Ω .............................................................................. 23 II.7. Linéarisation du système .................................................................................................... 23 II.8 .Commande du courant et de la vitesse ............................................................................ 24 II.8.1. Loi de commande interne ............................................................................................ 24 II.8.2. Loi de commande physique ......................................................................................... 25 II.9. Simulation de la commande non linéaire de la MSAP alimentée par onduleur ............... 26 II.9.1. Présentation du système simulé .................................................................................. 26 II.10 .Conclusion ......................................................................................................................... 26 Chapitre III Simulation Commande non Linéaire de la MSAP III.1. Introduction ........................................................................................................................ 27 III.2. Démarrage à vide ............................................................................................................... 27 III.3.Démarrage à vide avec introduction du couple de charge................................................... 29 III.4 Inversion du sens de rotation............................................................................................... 31 III.5.Conclusion .......................................................................................................................... 32 Conclusion Générale ................................................................................................................ 33 Introduction générale Introduction générale 1 Introduction générale Pendant long temps le moteur à courant continu était la meilleure source de variation de vitesse, du fait du découplage naturel qu’il présente entre le flux et le couple. Cependant, son principal défaut reste le collecteur mécanique que l'on tolère mal dans certains environnements et qui fait augmenter les coûts d'entretien, ont incité les chercheurs à le remplacer par un autre moteur plus robuste, plus fiable et de faible coût Parmi les différents types de moteurs synchrones alternatifs, en trouve la machine synchrone à aimant permanent (MSAP) est devenu un choix très populaire dans la technologie d'entraînement au cours des dernières années en raison de certaines de ses propres caractéristiques avantageuses Ces dernières années plusieurs techniques ont été développées pour permettre au variateur synchrone d'atteindre ces performances. L'aspect non linéaire du moteur synchrone à aimants permanents, lui a conféré une grande place dans la communauté des automaticiens pour évaluer et tester les nouvelles méthodologies de l'automatique non linéaire. Dans ce contexte, différentes stratégies de commande basées sur la théorie des systèmes linéaires ont été déjà étudiées pour le moteur synchrone à aimants permanents, Parmi ces approches, il y a lieu de noter la linéarisation exacte entrée-sortie. Il se présentera en trois chapitres, selon l’ordre suivant : Le premier chapitre sera consacré à l’étude du moteur synchrone à aimants permanents et les domaines d’application et la modélisation de la machine associée avec son alimentation constituée principalement par un onduleur de tension triphasé. Le deuxième chapitre nous étudions le principe de la commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie des machines synchrone à aimants permanents alimentées par un onduleur de tension. Le troisième chapitre fait étude les résultats de simulation et interprétation; commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie. En fin le travail sera clôturé par une conclusion générale Chapitre I Modélisation de la MSAP Chapitre I Modélisation de la MSAP 2 I.1. Introduction L’étude du comportement d’un moteur électrique est une tache difficile et qui nécessite, avant tout, une bonne connaissance de son modèle dynamique afin de bien prédire, par voie de simulation, son comportement dans les différents modes de fonctionnement envisagés. Historiquement, le moteur à courant continu (M.C.C) a constitué la seule source électromagnétique de vitesse variable en raison de son facilité de commande. Cependant, la fragilité du système balai collecteur a toujours été un inconvénient de la M.C.C, ce qui limite la puissance et la vitesse maximale et présente des difficultés de maintenance et des interruptions de fonctionnement. C’est pour cette raison qu’on a eu intérêt à utiliser des moteurs électriques à courant alternatif afin d’écarter cet inconvénient. Parmi les moteurs à courant alternatif utilisés dans les entrainements à vitesse variable, le moteur synchrone à aimant permanent reste un bon candidat. Son choix devient attractif et concurrent de celui des moteurs asynchrones grâce à l’évolution des aimants permanents qu’ils soient à base d’alliage ou à terre rare. Cela leur a permis d’être utilisés comme inducteur dans les moteurs synchrones offrant ainsi, par rapport aux autres type de moteur, beaucoup davantage, entre autres, une faible inertie et un couple massique élevé. Dans ce chapitre nous présentons la modélisation de la MSAP par la transformation de Park, puis nous traiterons l’association convertisseur machine. Une démonstration des résultats de simulation indiquant la validation du modèle utilisé est aussi présentée [1]. I.2.Généralité sur la machine synchrone à aimants permanents Les machines de type synchrone représentent aujourd’hui une partie importante du marché des convertisseurs électromécaniques d’énergie et couvrent une gamme de puissance très large qui s’étend de quelque µW, jusqu’à 1GW environ. Traditionnellement, les fortes puissances restent le domaine réservé pour la production d’électricité. En fonctionnement moteur, en revanche, les puissances installées dépassent rarement quelques dizaines de MW, le moteur synchrone fonctionnant en vitesse variable, le plus puissant connu à ce jour, à une puissance d’environ 100 MW il est conçu pour une soufflerie de la NASA. Chapitre I Modélisation de la MSAP 3 Historiquement, les premiers aimants permanents ont été utilisés au début du 19éme siècle. L’utilisation d’aimants est aujourd’hui quasiment systématique pour les puissances inférieurs à 10kW et s’entendent maintenant vers les fortes puissances (au delà du MW). Au delà, le coût d’utilisation d’aimants devient souvent prohibitif. Seules quelques applications très spécifiques, comme par uploads/Geographie/ mge-00003.pdf