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Master Génie Electrique et Informatique Industrielle 1ère année La Machine Sync

Master Génie Electrique et Informatique Industrielle 1ère année La Machine Synchrone Année scolaire 2007 – 2008 Stagiaire : Erwan HARRAN Responsable de stage : Lionel VIDO Tuteur académique : Lionel VIDO Table des matières 1. Introduction........................................................................................................................1 2. Définition de la Machine Synchrone..................................................................................2 3. Méthodes utilisées..............................................................................................................3 3.1. Transformée de Park...................................................................................................3 3.2. Calculs généraux.........................................................................................................5 3.3. Générateur triphasée....................................................................................................7 4. Machine Synchrone............................................................................................................9 4.1. Modèles de la machine synchrone..............................................................................9 4.2. Test des différents blocs............................................................................................23 5. Modélisation de la machine synchrone à aimants permanents dans le plan abc (MSAP(abc)).............................................................................................................................30 5.1. Machine synchrone à aimants permanents dans le plan dq ( MSAP(dq) )...............30 5.2. Machine synchrone à aimants permanents dans le plan abc ( MSAP(abc) )............38 6. Commande autopilotée de la MSAP(abc)........................................................................42 7. Commande vectorielle de la MSAP(dq)..........................................................................45 7.1. Commande vectorielle par gain simple.....................................................................46 7.2. Commande vectorielle par correcteur PI...................................................................48 8. Conclusion........................................................................................................................54 9. Annexe..............................................................................................................................55 Remerciements Je voudrais remercier sincèrement mon tuteur de stage, Monsieur VIDO, qui m’a aidé tout au long de mon travail par ses précieux conseils et son aide lors de mes recherches. Je souhaiterais également remercier l’équipe du laboratoire de la SATIE, qui m’a permis de travailler sur ce projet, d’en faire le sujet de mon stage et de faire de mes recherches, l’objet de ce rapport. Enfin, je souhaiterais remercier l’Université de Cergy Pontoise, plus particulièrement l’IUP GEII et ses dirigeants, qui m’ont fourni des locaux et du matériel, pour mener à bien la réalisation de mon étude. HARRAN Erwan 3 2008 1. Introduction Mon stage s’est effectué au sein des locaux de l’IUP, dans une salle de TP. Au commencement de ce stage, j’ai dû effectuer de nombreuses recherches afin de me documenter sur différents aspects du projet qui m’étaient totalement inconnus. Le but de ce stage était la modélisation et l’asservissement de la machine synchrone à aimant permanents (MSAP). J’ai ainsi, avec des équations, construit un modèle de la MSAP. Je vais donc vous présenter, en premier lieu, la machine synchrone, puis, les méthodes utilisées dans la réalisation ce projet. Pour finir, je vous présenterai le modèle élaboré avec ses commandes, ses asservissements et les interprétations. HARRAN Erwan 1 2008 2. Définition de la Machine Synchrone Une machine synchrone est une machine électrique :  soit produisant un courant électrique, on dit alors qu’elle a un fonctionnement générateur  soit absorbant un courant électrique, on dit alors qu’elle a un fonctionnement moteur Les machines synchrones fonctionnant en génératrice sont appelées alternateurs. La machine synchrone possède deux parties principales :  L'inducteur porté le plus souvent par le rotor  L'induit porté par le stator parcouru par des courants alternatifs La vitesse de rotation de ces machines est toujours proportionnelle à la fréquence des courants qui les traversent. Il existe trois types de machine synchrone :  La machine synchrone à aimants permanents  La machine synchrone à rotors bobinés  La machine synchrone à double excitation Dans ce projet, nous nous intéresserons à la première machine. HARRAN Erwan 2 2008 θs Transformée de Concordia Rotation Figure 1 : Transformée de Park β α a b c α β q d 3. Méthodes utilisées 3.1. Transformée de Park La transformée de Park est un outil mathématique afin de réaliser un changement de repère dans un système d'axe. Cette transformation permet d’obtenir des grandeurs constantes à partir de grandeurs sinusoïdales. La transformée de Park est constituée de deux transformées (figure 1) : une transformée de Concordia qui est une transformation triphasée-diphasée (on passe d’un repère (a,b,c) à un repère (α,β) ) une rotation directe qui permet de passer d’un repère (α,β) à un repère (d,q) avec un angle (θs) HARRAN Erwan 3 2008 A l’inverse, il existe une transformée inverse à celle de Park dite transformée de Park inverse. Cette transformée permet de passer d’un système diphasé à un système triphasé. Elle est composée d’une rotation inverse puis d’une transformée de Concordia inverse. HARRAN Erwan 4 2008 3.2. Calculs généraux 3.2.1. Transformation de Park général On rappelle que la transformée de Park est composée d’une transformée de Concordia suivi d’une rotation directe. Transformée de Concordia :                  c b a t X X X T X X . 23   avec                 2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 3 2 23 t T Rotation Directe :                   V V R V V q d . avec                   cos sin sin cos R HARRAN Erwan 5 2008 3.2.2. Transformation de Park inverse général On rappelle que la transformée de Park inverse est composée d’une rotation indirecte suivi d’une transformée de Concordia inverse. Rotation Inverse :                  q d X X R X X . 1    avec                         cos sin sin cos 1 R Concordia Inverse :                    X X T X X X t c b a . 32 avec                     2 3 2 1 2 3 2 1 0 1 . 3 2 32 t T HARRAN Erwan 6 2008 3.3. Générateur triphasée Pour alimenter mon modèle, je construis un générateur triphasé (figure 2 et 3) qui va délivrer les trois tensions Va, Vb et Vc. Les équations des différentes tensions à obtenir sont :    t V Va  cos . 2 .           3 2 cos . 2 .  t V Vb          3 4 cos . 2 .  t V Vc Le sous-système à construire est donc un schéma à deux entrées et trois sorties (figure 2). V W Va Vb Vc Figure 2 : Sous-système du générateur triphasé Le schéma qui nous a permis d’obtenir ce sous-système est présenté à la figure 3. Ce schéma nous permet d’obtenir en sortie les tensions Va, Vb et Vc. HARRAN Erwan 7 2008 Figure 3 : Générateur triphasée HARRAN Erwan 8 2008 V c 3 V b 2 V a 1 T r i g o n o m e t r i c F u n c t i o n 2 c o s T r i g o n o m e t r i c F u n c t i o n 1 c o s T r i g o n o m e t r i c F u n c t i o n c o s S u b t r a c t 1 S u b t r a c t P r o d u c t 2 P r o d u c t 1 P r o d u c t In t e g r a t o r 1 s G a i n s q r t ( 2 ) C o n s t a n t 1 ( 4 * p i ) / 3 C o n s t a n t ( 2 * p i ) / 3 W 2 V 1 4. Machine Synchrone 4.1. Modèles de la machine synchrone 4.1.1. Transformée de Park Il nous faut ensuite construire une transformée de Park. Pour cela, nous devons construire une transformée de Concordia directe puis une rotation directe. Pour construire le schéma de la transformée de Concordia, nous devons faire des calculs qui nous permettrons d’obtenir les équations que nous voulons ; c'est-à-dire Vα et Vβ. Concordia Direct :                  c b a t V V V T V V . 23   avec                 2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 . 3 2 23 t T                           c b a V V V . 2 3 2 3 0 2 1 2 1 1 . 3 2 HARRAN Erwan 9 2008 On en déduit donc Vα et Vβ :           c b a V V V V . 2 uploads/Industriel/ rapport-de-stage 32 .pdf