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| 1 | 2 Notre projet consiste à faire une modélisation de la machine Synchrone

| 1 | 2 Notre projet consiste à faire une modélisation de la machine Synchrone et faire une commande vectorielle de cette derniers sous Matlab/ Simulink. Les performances de la commande vectorielle appliquée à la Machine Synchrone à Aimants Permanents dépendent en grande partie des caractéristiques dynamiques et statiques de l’onduleur qui lui est associé. Le développement de la modulation de largeur d’impulsion (MLI) a apporté une plus grande souplesse dans le contrôle des convertisseurs. Parmi les variantes da la MLI, la plus en vue ces derniers temps essentiellement dans la conduite des machines à courant alternatif, la technique dite modulation vectorielle ou Space Vector Modulation (SVM). Le principe de cette technique repose sur la sélection de la séquence et le calcul des temps de conduction ou d’extinction. Dans cet article nous présentons les blocs de la simulation de la modulation vectorielle sur le logiciel MATLAB/SIMULINK avec une nouvelle méthode de la détermination de secteur et nous analysons la commande vectorielle de la PMSM associée à un onduleur de tension à SVM. La simulation de système globale est faite aussi sur le logiciel MATLAB/SIMULINK Mots clés : Space Vector Modulation, Machine Synchrone, Modélisation, Onduleur, Partie Dynamique et Statique. R E S U M E | 3 Our project consists in doing a modeling of the Synchronous machine and making a vecto rial control of it under Matlab / Simulink. The performance of the vector control applied to the Synchronous Permanent Magnet Machine depends to a large extent on the dynamic and static characteristics of the inverter associated with it. The development of pulse width modulation (PWM) has provided greater flexibility in the control of converters. Among the variants of the MLI, the most prominent lately mainly in the driving of AC machines, the so-called vector modulation or Space Vector Modulation (SVM). The principle of this technique is based on the selection of the sequence and the calculation of the conduction or extinction times. In this paper we present the blocks of simulation of vector modulation on the MATLAB / SIMULINK software with a new method of sector determination and we analyze the vectorial control of the PMSM associated with a voltage inverter with SVM. The global system simulation is also done on the MATLAB / SIMULINK software Keywords: Space Vector Modulation, Synchronous Machine, Modeling, Inverter, Dynamic and Static A B S T R A C T | 4 En préambule à ce rapport, il nous est agréable de nous acquitter d'une dette de reconnaissance auprès de toutes les personnes dont l'intervention au cours de ce projet a favorise son aboutissement. Avant tout, on remercie DIEU le Tout-puissant de nous avoir donné le courage, la volonté, la patience et la santé durant toutes ces années d'études et que grâce à Lui ce travail a pu être réalisé. Nous avons l’honneur en marge de ce travail d’exprimer nos profondes gratitudes ainsi que toute nos reconnaissances à notre Professeur M. BENCHAGRA pour l’intérêt avec lequel il a suivi la progression de notre travail, ses conseils judicieux, et pour tous les moyens qu’il a mis à notre disposition... Enfin, que toute personne ayant contribuée de près ou de loin à la préparation de ce travail, trouve ici l’expression de notre profonde gratitude R E M E R C I E M E N T | 5 SOMMAIRE Résumé Abstract Remerciement Sommaire Introduction générale Chapitre1: Modélisation sur La Machine Synchrone 1. Rotor/Stator: 2. Modèle mathématique de la MSAP : 2.1 Equations électriques dans le repère d, q : 2.2 Schéma équivalent en régime transitoire : 2.3 Expression du couple électromagnétique : 2.4 Modélisation du convertisseur de puissance : i. Description de la chaîne de conversion de l’énergie : ii. Technique de modulation vectorielle : iii. Principe de fonctionnement de la MLI vectorielle : iv. Description de l’algorithme de la MLI vectorielle : 3. CONCLUSION : Chapitre2: Simulation de La Machine Synchrone 1. Outil de simulation MATLAB/SIMULINK : i. Matlab : ii. Simulink: iii. Principe de la SVM : iv. Bloc Simulink de la SVM: v. La commande vectorielle de la PMSM: vi. Résultat Simulation : 2. CONCLUSION : 2 3 4 5 6 7 8 8 12 12 13 13 15 16 17 19 20 20 20 21 22 25 26 28 | 6 L'évolution des aimants permanents modernes, qu'ils soient à base d'alliages métalliques ( Alnico ), d'oxydes métalliques ( ferrites durs anisotrope ) ou de terres rares ( SmCo, NdFeB) leur a permis d'être utilisés comme inducteurs dans les machines synchrones. L'association de ces machines avec des convertisseurs statiques a trouvé de nombreuses applications, par exemple les machines synchrones autopilotées qui sont de plus en plus utilisées comme servomoteurs en remplacement des machines à courant continu. Les avantages de l'association des machines synchrones à aimants permanents avec des convertisseurs statiques sont nombreux  suppression du système balais-collecteur, ce qui diminue les problèmes de maintenance.  suppression de la source de l'alimentation du rotor, d'où une absence de pertes Joules rotoriques et un refroidissement plus facile.  puissance massique plus élevée. La commande souvent adaptée aux convertisseurs statiques est la stratégie MLI. Plusieurs méthodes ont été développées avec l’objectif de générer à la sortie de l’onduleur une tension sinusoïdale ayant le moins d’harmonique possible. Pour l’onduleur de notre système de commande nous utilisons la technique de la modulation vectorielle. Le principe de cette méthode est la détermination des portions de temps (durée de modulation) qui doivent être allouées à chaque vecteur de tension durant la période d’échantillonnage. Cette commande rapprochée (SVM) permet de déterminer les séquences des allumages et des extinctions des composants du convertisseur et de minimiser les harmoniques des tensions appliquées au moteur. Pour un entrainement à courant alternatif performant on préfère une stratégie de commande évoluée. Le contrôle par flux orienté est une méthode appropriée pour satisfaire des performances élevées. Il introduit un découplage entre le flux et le couple et assure une caractéristique de réglage mécanique similaire à celle d’un moteur à courant continu à excitation séparée. La qualité de la commande vectorielle dépend en grande partie des caractéristiques dynamiques et statiques de l’onduleur. Une simulation du système globale à l’aide du logiciel MATLAB/SIMULINK permet de mettre en évidence les performances des réglages et du convertisseur à MLI vectorielle. | 7 1. Rotor/Stator: Le terme de machine synchrone regroupe toutes les machines dont la vitesse de rotation de l’arbre de sortie est égale à la vitesse de rotation du champ tournant. Pour obtenir un tel fonctionnement, le champ magnétique rotorique est généré soit par des aimants, soit par un circuit d’excitation. La position du champ magnétique rotorique est alors fixe par rapport au rotor, ce qui impose en fonctionnement normal une vitesse de rotation identique entre le rotor et le champ tournant statorique. Cette famille de machine regroupe en fait plusieurs sous familles, qui vont de l’alternateur de plusieurs centaines de mégawatts au moteur de quelques watts, en passant par les moteurs pas à pas. Néanmoins, la structure de toutes ces machines est relativement proche. Le stator est généralement constitué de trois enroulements triphasés répartis, tel que les forces électromotrices générées par la rotation du champ rotorique soient sinusoïdales où trapézoïdales. Les stators, notamment en forte puissance, sont identiques à ceux d’une machine asynchrone (voir ci-contre). Figure 1 : Stator MS Il existe trois grandes familles de rotor, ayant pour rôle de générer le champ d’induction rotorique. Les rotors bobinés à pôles lisses, les rotors bobinés à pôles saillants ainsi que les rotors à aimants : Figure 2 : Rotor à pôles lisses Figure 3 : Rotor à pôles saillants Chapitre1: Modélisation sur La Machine Synchrone | 8 2. Modèle mathématique de la MSAP : 2.1 Equations électriques dans le repère d, q : Afin d’obtenir une formulation plus simple et de réduire la complexité du modèle de la machine, de son modèle mathématique sera développé sur la base des hypothèses simplificatrices à savoir que la machine est symétrique, fonctionne en régime non saturé et que les différentes pertes ainsi que l’effet des amortisseurs sont négligeables. Le modèle de la machine synchrone le plus utilisé est basé sur la théorie unifiée des machines électriques. Cette théorie est basée sur la transformation de Park et qui permet d'obtenir un système équivalent formé de deux enroulements orthogonaux qui sont situés dans le même plan que les enroulements a, b et c. Avec cette transformation, nous pouvons passer d’une représentation dans le repère triphasé ( abc , , ) à une représentation dans un repère cartésien d’axes ( dq, ), comme nous le montre la figure suivante : Figure4 : Représentation du moteur synchrone à aimants dans le repère d-q et α-β L'évolution des aimants permanents modernes, qu'ils soient à base d'alliages métalliques ( Alnico ), d'oxydes métalliques ( ferrites durs anisotrope ) ou de terres rares ( SmCo, NdFeB) leur a permis d'être utilisés comme inducteurs dans les machines synchrones. Le modèle de Park de la machine synchrone à aimants permanents à P paires de pôles est défini par le système d’équations uploads/Industriel/ projet-modelisation-et-simulation-de-la-pdf.pdf