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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DE M’SILA FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME DE MASTER EN GENIE ELECTRIQUE SPECIALITE : INGENIERIE DES SYSTEMES ELECTROMECANIQUES THEME Contrôle des puissances actives et réactives de la MADA par les réseaux de neurones artificiels Proposé et dirigé par : Présenté par : Dr. MESSALTI Sabir Mr. AZZOUZ Said ANNEE UNIVERSITAIRE : 2013 / 2014 N° d’ordre : 104 Je dédie ce travail : A ma chère mère et mon cher père, A mes chers frères et sœurs, A toute ma famille, A tous mes amis, A tous mes collègues de la promotion 2014 . Je ne peux pas clore mes dédicaces, sans rendre un grand hommage au Dr. MESSALTI Sabir pour m’avoir tout simplement donner une grande partie de l’énergie nécessaire pour conclure ce travail. Je remercie avant tous ALLAH pour son aide, ses innombrables dons, ALLAH qui m’a donné la force, la volonté et le moral pour accomplir mes études en master en électrotechnique. Je tiens à remercier monsieur Dr. MESSALTI Sabir d’avoir accepté de diriger mon travail. Je le remercie également pour ses qualités humaines et ses conseils précieux durant toutes les phases du travail, et pour ses conseils. Mes remerciements vont au président du jury et aux membres du jury qui m'ont fait l’honneur de participer au jury et aussi à tous les enseignants de notre département. Mes remerciements vont aussi à tous les enseignants du département d'électrotechnique qui ont contribué à notre formation. Je remercie évidemment mes parents, mes frères et sœurs, qui depuis de si longues années, m'ont encouragé et soutenu dans la poursuite de mes études. Enfin, je tiens à exprimer ma reconnaissance à tous mes amis et collègues pour le soutien moral et matériel… Sommaire I Sommaire Liste des figures et tableaux ............................................................................................................ IV Nomenclature ................................................................................................................................. VII Introduction générale ....................................................................................................................................... 1 Chapitre I I.1. Introduction ................................................................................................................................. 3 I.2. Description de la machine asynchrone à double alimentation .................................................... 3 I.3. Classification ............................................................................................................................... 4 I.3.1. Machine à double alimentation simple ................................................................................ 5 I.3.2. Machine à double alimentation en cascade .......................................................................... 5 I.3.3. Machine A Double Alimentation Cascade à un repère ........................................................ 5 I.3.4. Machine à double alimentation sans collecteur ................................................................... 6 I.4. Principe de fonctionnement de la MADA .................................................................................. 6 I.5.Regimes de fonctionnement de la MADA ................................................................................... 8 I.6. Fonctionnement à quatre quadrants de la MADA ...................................................................... 9 I.7.Etude De La Puissance Pour La Mada : ..................................................................................... 10 I.8. Variation de vitesse de la MADA ............................................................................................. 11 I.9. Convertisseurs de puissance associés à la MADA ................................................................... 12 I.9.1. Machine asynchrone à double alimentation à énergie rotorique dissipée .......................... 12 I.9.2. Machine asynchrone à double alimentation – structure de Kramer ................................... 13 I.9.3. Machine asynchrone à double alimentation – structure de Scherbius avec cycloconvertisseur. ...................................................................................................................... 14 I.9.4. Machine asynchrone à double alimentation – structure de Scherbius avec convertisseurs MLI .............................................................................................................................................. 14 I.10. Domaine d’application de la MADA ..................................................................................... 15 I.11. Avantages et inconvénients de la MADA ............................................................................... 16 I.11.1 Avantages de la MADA .................................................................................................... 16 I.11.2 Inconvénients de la MADA .............................................................................................. 17 I.12. Conclusion .............................................................................................................................. 17 Chapitre II II.1 Introduction .............................................................................................................................. 18 II.2.Modele mathématique de la MADA ........................................................................................ 18 II.2.1 Hypothèses simplificatrices ............................................................................................... 19 II.2.2. Equations électriques : ...................................................................................................... 19 Sommaire II II.2.3. Equations magnétiques : .................................................................................................. 20 II.3 Transformation de PARK ......................................................................................................... 20 II.3.1 Application de la transformation de Park à la MADA ...................................................... 21 II.4 Equations Electriques et Magnetiques Suivant L’axe (U, V) ................................................... 23 II.4.1 Chois du référentiel ........................................................................................................... 23 II.4.2 Modélisation de la MADA en fonctionnement générateur ............................................... 25 II.5 Modèle de la MADA sous forme d’équation d’état ................................................................ 26 II.5.1 Représentation matricielle de l’équation d’état en fonctionnement moteur…………….27 II.5.2 Représentation matricielle de l’équation d’état en fonctionnement générateu………….27 II.6 Résultats de simulation ............................................................................................................. 28 II.6.1 Résultats de simulation du MADA en fonctionnement moteur ........................................ 28 II.6.2. Résultats de simulation du MADA en fonctionnement générateur .................................. 31 II.7. Modélisation du Système d’alimentation ................................................................................ 37 II.7.1 La structure de la chaîne d’alimentation choisie ............................................................... 37 II.7.2 Modélisation du Redresseur .............................................................................................. 37 II.7.3. Modélisation du Filtre ...................................................................................................... 39 II.7.4. Modélisation de L’onduleur de Tension ........................................................................... 40 II.7.5. Commande par Modulation de Largeur d’Impulsion (MLI) ............................................ 43 II.8 Conclusion ................................................................................................................................ 46 Chapitre III III.1 Introduction ............................................................................................................................. 47 III.2 Commande vectorielle de la MADA ...................................................................................... 48 III.2.1 Principe de la commande vectorielle ............................................................................... 48 III.2.2 Procède d’orientation du flux [6] ..................................................................................... 49 III.2.3 Commande vectorielle par orientation du flux statorique ................................................ 49 III.3 Contrôle indépendant des puissances ...................................................................................... 50 III.3.2 Relations entre puissances statoriques et courants rotoriques [20] .................................. 50 III.3.3 Relations entre tensions rotoriques et courants rotoriques ............................................... 52 III.4 Commande directe ................................................................................................................... 53 III.5 Commande indirecte ............................................................................................................... 55 III.5.1 La commande indirecte en boucle ouverte ....................................................................... 56 III.5.2. Commande indirecte en boucle fermé ............................................................................. 57 III.6 Résultats de simulation ............................................................................................................ 58 III.7 Interprétation des résultats ...................................................................................................... 60 III.8 Conclusion ............................................................................................................................... 61 Sommaire III Chapitre IV IV.1. Introduction ............................................................................................................................ 62 IV.2. Historique ............................................................................................................................... 62 IV.3. Domaines d’application des réseaux de neurones .................................................................. 63 IV.3.1. Classification des signaux ............................................................................................... 63 IV.3.2. Identification des processus ............................................................................................ 63 IV.3.3. L’application au diagnostic ............................................................................................. 63 IV.3.4. Contrôle des systèmes ..................................................................................................... 63 IV.4. Eléments de base .................................................................................................................... 64 IV.4.1. Modélisation biologique ................................................................................................. 64 IV.4.2. Structure de neurone ....................................................................................................... 64 IV.5. Fonctionnement des neurones ................................................................................................ 66 IV.6. Réseau de neurone artificiel ................................................................................................... 66 IV.6.1. Modélisation .................................................................................................................... 66 IV.7. Topologie des réseaux de neurones ....................................................................................... 69 IV.7.1. Les réseaux statiques ou réseau à couche (FEED FORWARD) ..................................... 69 IV.7.2. Les réseaux dynamiques (récurrents) .............................................................................. 70 IV.8. L’apprentissage des réseaux de neurones .............................................................................. 71 IV.8.1. Apprentissage supervisé .................................................................................................. 71 IV.8.2. Apprentissage non supervisé ........................................................................................... 71 IV.9. Les principales règles d’apprentissage ................................................................................... 72 IV.10. Algorithme de retro propagation .......................................................................................... 73 IV.10.1. Introduction ................................................................................................................... 73 IV.10.2. Présentation ................................................................................................................... 73 IV.10.3. Position de problème ..................................................................................................... 74 IV.10.4. Modèle et équation du réseau ........................................................................................ 74 IV.10.5. Principe de rétro propagation ........................................................................................ 75 IV.10.6. Adaptation des poids ..................................................................................................... 75 IV.10.7. Les ’étapes d’algorithme de rétro propagation ............................................................. 77 IV.10.8. Algorithme de rétro propagation ................................................................................... 78 IV.11 Résultats de simulation ......................................................................................................... 79 IV.11.1 Résultats de simulation utilisant la commande vectorielle ............................................ 80 IV.11.2 Résultats de simulation utilisant deux réseaux de neurones .......................................... 81 IV.11.3 Résultats de simulation utilisant un réseau de neurones ................................................ 83 IV.11.4 Interprétation des résultats ............................................................................................ 85 Sommaire IV IV.12. Conclusion ....................................................................................................................... 85 Conlusion Génerale ………………………………………………………………………........86. Annexe…………………………………………………………………………………………..A bibliographique …………………………………………………………………………………B Nomenclature VII Nomenclature  Sigles : MADA : Machine Asynchrone à Double Alimentation. DFIM : Doubly Fed Induction Machine. MLI : Modulation à Largeur d’Impulsions. IGBT : Insulated Gate Bipolar Transistor. GTO : Gate Turn Off. PI : Action Proportionnelle et Intégrale. RNA : réseaux de neurones artificiels. FTBO : Fonction de Transfert en Boucle Ouverte. FTBF : Fonction de Transfert en Boucle Fermée f.m.m : Force magnétomotrice. f.é.m. : Force électromotrice.  Principaux indices et exposants (.) ,(.) ,(.) As Bs Cs : Composantes (A, B, C) dans un repère triphasé lié au stator. (.) ,(.) ,(.) Ar Br Cr : Composantes (A, B, C) dans un repère triphasé lié au rotor. (.) ,(.)  : Composantes( , )  dans un repère diphasé. (.) ,(.) d q : Composantes (d, q) dans un repère diphasé tournant. (.) ,(.) ,(.) s r h : Composantes statorique, rotorique et d’entrefer. (.)réf : Grandeur de référence. 0 (.) ,(.)n : Grandeur nominale. ˆ (.) : Grandeur estimée. (.): Grandeur ramenée au stator. (.) ,(.) T : Matrice transposée, matrice transposée et conjuguée [P] : Matrice de Park. [P-1] : Matrice inverse de Park. Opi : La sortie de neurone i pour l’exemple (entrée, sortie désirée) p. Spi : Le potentiel somatique du neurone i pour l’exemple (entrée, sortie désirée) p Wij : Coefficient synaptique (poids) de la jeme entrée du neurone i. P : Le nombre d’exemple ou de la longueur de l’ensemble d’entraînement.  : Représente la pas d’apprentissage. Ce facteur influe sur la vitesse de convergence du réseau. pi : L’erreur commise à la sortie du neurone i pour l’exemple p. Nomenclature VIII  Principaux symboles Symboles Significations Unités ,( ) s r R R : Résistance par phase d’un enroulement au stator (respectivement rotor). Ω ,( ) s r l l : Inductance propre d’un enroulement stator (respectivement rotor). H ,( ) s r m m : Mutuelle inductance entre deux enroulements au stator (respectivement rotor) H ,( ) s r L L : Inductance cyclique du stator (respectivement rotor). H ,( ) s r L L   : Inductance de fuite du stator (respectivement rotor). H sr M : Mutuelle Inductance cyclique H 2 1 s r M L L  : Coefficient de dispersion magnétique. ,( ) s r T T : Constante de temps électrique au stator (respectivement rotor) s ,( ) s r   : Constante de temps électrique propre au stator (respectivement rotor). s t f : Coefficient des frottements visqueux N.s/rad t J : Inertie du moteur chargé kg.m2 s : uploads/Industriel/ controle-des-puissances-actives-et-reactives-de-la-mada-par-les-reseaux-de-neurones-artificiels.pdf