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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Sup

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Boumerdès Faculté des hydrocarbures et de la chimie Laboratoire de Recherche sur l’Electrification des Entreprises Industrielles (LREEI) Thèse de Doctorat En Génie Electrique Option : Electrification et Automatisation des Procédés Industriels Présentée par : Mr KHELDOUN Aissa Magister en Génie Electrique Thème Amélioration des Performances d’un Variateur de Vitesse par Moteur Asynchrone Contrôlé par la Méthode à Flux Orienté Soutenue publiquement le 08/02/2007 devant le jury composé de: Mr IBTIOUEN Rachid Professeur Ecole Nationale Polytechnique-Alger Président Mr CHETATE Boukhemis Professeur F.H.C-Université de Boumerdès Directeur de Thèse/ Rapporteur Mr BERKOUK Abdelmajid Professeur Ecole Nationale Polytechnique-Alger Examinateur Mr REFOUFI Larbi Professeur F.S.I-Université de Boumerdès Examinateur Mr BENTARZI Abdelhamid M. C. F.S.I-Université de Boumerdès Examinateur Mr LABAR Hocine M. C. F.S.I- Université d’Annaba Examinateur Mr BENAISSA Kaddour Docteur d’État IAP de Boumerdès Invité Boumerdès 2007 lreei ﺨﺹ ﻠ ﻤ ﻯ ﺭ ﺤ ﻷ ﺎ ﺒ ﻭ ﺍ ﺔ ﻨ ﻤ ﺍ ﺯ ﺘ ﻤ ﻼ ﻟ ﺍ ﺕ ﺎ ﻜ ﺭ ﺤ ﻤ ﻟ ﺍ ﺔ ﻋ ﺭ ﺴ ﻟ ﺍ ﺭ ﻴ ﻐ ﻤ ﺔ ﺒ ﻼ ﺼ ﻭ ﺔ ﻴ ﻠ ﻋ ﺎ ﻓ ﻥ ﻴ ﺴ ﺤ ﺘ ﺭ ﺎ ﻁ ﺇ ﻲ ﻓ ﺝ ﺭ ﺩ ﻨ ﻴ ل ﻤ ﻌ ﻟ ﺍ ﺍ ﺫ ﻫ , ﺍ ﺫ ﻫ ﺔ ﻴ ﻠ ﻋ ﺎ ﻓ ﺭ ﻴ ﺨ ﻷ ﺍ ﻑ ﻌ ﻀ ﺘ ﺩ ﻴ ﺩ ﺤ ﺘ ﻟ ﺍ ﻪ ﺠ ﻭ ﻲ ﻠ ﻋ ﺎ ﻤ ﻫ ﻥ ﻴ ﻨ ﺜ ﺍ ﻥ ﻴ ﺒ ﺒ ﺴ ﻟ : ﺤ ﻟ ﺍ ﻲ ﻠ ﻋ ل ﻤ ﻌ ﻟ ﺍ ﻭ ﺭ ﺍ ﻭ ﺩ ﻟ ﺍ ﺀ ﺯ ﺠ ﻟ ﺍ ﺔ ﻤ ﻭ ﺎ ﻘ ﻤ ﺭ ﻴ ﻐ ﺘ ﺍ ﺔ ﻟ ﻭ ﻤﻟﻌ ﻀ ﻲ ﻓ ﺔ ﻔ ﻴ ﺕ ﺒ ﺎ ﺜ ﻟ ﺍ ﻩ ﺍ ﻭ ﺘ ﺴ ﻤ ﻲ ﻠ ﻋ ﻕ ﻓ ﺩ ﺘ ﻟ ﺍ ﻅ ﻓ ﺎ ﺤ ﺍ ﺫ ﺇ ﺔ ﻟ ﺎ ﺤ . ﺍ ﺍ ﺫ ﻬ ﻟ ﺏ ﺒ ﺴ ﻟ , ﺡ ﺍ ﺭ ﺘ ﻗ ﺍ ﺔ ﻁ ﺴ ﺍ ﻭ ﺒ ﺔ ﻗ ﺎ ﻁ ﻟ ﺍ ﻉ ﺎ ﻴ ﻀ ﻑ ﻴ ﻔ ﺨ ﺘ ﻰ ﻟ ﺇ ﻑ ﺩ ﻬ ﻴ ل ﻤ ﻌ ﻟ ﺍ ﺍ ﺫ ﻫ ﻙ ﻟ ﺫ ﻕ ﻘ ﺤ ﻴ ﻱ ﺫ ﻟ ﺍ ﻕ ﻓ ﺩ ﺘ ﻠ ﻟ ل ﻀ ﻓ ﻷ ﺍ ﻯ ﻭ ﺘ ﺴ ﻤ ﻟ ﺍ ﻥ ﻴ ﻴ ﻌ ﺘ ﻲ ﻠ ﻋ ﺩ ﻤ ﺘ ﻌ ﺘ ﺔ ﻘ ﻴ ﺭ ﻁ . ﻯ ﺭ ﺨ ﺃ ﺔ ﻬ ﺠ ﻥ ﻤ ﻭ , ﺔ ﻤ ﻭ ﺎ ﻘ ﻤ ﺭ ﻴ ﻐ ﺘ ﺭ ﺜ ﺍ ﻡ ﻴ ﻭ ﻘ ﺘ ﺭﺽ ﻐ ﺒ ﻭ ﻀ ﻌ ﻟ ﺍ ﻡ ﻬ ﺒ ﻤ ﻟ ﺍ ﻕ ﻁ ﻨ ﻤ ﻟ ﺍ ﻰ ﻠ ﻋ ﺔ ﻴ ﻨ ﺒ ﻤ ﺔ ﻤ ﺯ ﻴ ﻨ ﺎ ﻜ ﻴ ﻤ ﺡ ﺍ ﺭ ﺘ ﻗ ﺍ ﻡ ﺘ ﺭ ﺍ ﻭ ﺩ ﻟ ﺍ ﺀ ﺎ ﻘ ﺒ ﻻ ﻟ ﺍ ﺭ ﺤ ﻤ ﻟ ﺍ ﻡ ﺯ ﻋ ﻭ ﻕ ﻓ ﺩ ﺘ ﻟ ﺍ ﻥ ﻴ ﺒ ﻁ ﺎ ﺒ ﺘ ﺭ ﻼ ﻲ ﻟ ﺎ ﺘ ﻟ ﺎ ﺒ ﻭ ﻙ ﺔ ﻗ ﺎ ﻁ ﻠ ﻟ ﻲ ﻓ ﺎ ﻀ ﻹ ﺍ ﻉ ﺎ ﻴ ﻀ ﻟ ﺍ ﻱ ﺩ ﺎ ﻔ ﺘ . ﻤ ﺔ ﺤ ﻭ ﺭ ﻁ ﻷ ﺍ ﻩ ﺫ ﻫ ﻥ ﻤ ﺓ ﺭ ﻴ ﺨ ﻷ ﺍ ﺔ ﻠ ﺤ ﺭ ﻤ ﻟ ﺍ ﺒ ﺼ ﻨ ﺔ ﻋ ﺀ ﺯ ﺠ ﻟ ﺍ ﺔ ﻟ ﺍ ﺯ ﺈ ﺒ ﻙ ﺭ ﺤ ﻤ ﻟ ﺍ ﺔ ﺒ ﻼ ﺼ ﻥ ﻴ ﺴ ﺤ ﺘ ﻰ ﻠ ﺔ ﻋ ﺭ ﺴ ﻟ ﺍ ﺭ ﻴ ﻐ ﻤ ﻲ ﻓ ﻑ ﻴ ﻌ ﻀ ﻟ ﺍ ﻭ ﻲ ﻓ ل ﺜ ﻤ ﺘ ﻤ ﻟ ﺍ ﺱ ﺴ ﺤ ﺘ ﻤ ﺔ ﻋ ﺭ ﺴ ﻟ ﺍ . ﺢ ﺸ ﺭ ﻤ ﻥ ﻤ ﻟ ﺎ ﻜ ﺔ ﻤ ﻅ ﻨ ﻷ ﺍ ﻊ ﻤ ل ﻤ ﺎ ﻌ ﺘ ﻟ ﺍ ﻰ ﻠ ﻋ ﻪ ﺘ ﺭ ﺩ ﻘ ﻟ ﺭ ﻴ ﺘ ﺨ ﺍ ﺩ ﺩ ﻤ ﻤ ﻟ ﺍ ﺘ ﻟ ﺍ ل ﺜ ﻤ ﺔ ﺸ ﻭ ﺸ ﻤ ﻟ ﺍ ﺕ ﺎ ﻴ ﻘ ﻓ ﺍ ﻭ ﺍ ﺭ ﻴ ﻐ ﻤ ﻲ ﻓ ﺓ ﺩ ﻟ ﻭ ﻤ ﻟ ﺍ ﺔ ﻋ ﺭ ﺴ ﻟ . ﻉ ﺎ ﻴ ﻀ ﻟ ﺍ ﺭ ﺜ ﺍ ل ﻴ ﺩ ﻌ ﺘ ل ﺠ ﺍ ﻥ ﻤ ﺍﺩ ﻴ ﺩ ﺤ ﻟ ﻱ ﻥ ﻴ ﺴ ﺤ ﺘ ﻟ ﺔ ﻤ ﺯ ﻴ ﻨ ﺎ ﻜ ﻴ ﻤ ﺡ ﺍ ﺭ ﺘ ﻗ ﺍ ﻡ ﺘ ﺍ ﺫ ﻫ ﻭ ﺔ ﻋ ﺭ ﺴ ﻟ ﺍ ﺭ ﻴ ﺩ ﻘ ﺘ ﺔ ﻗ ﺩ ﻊ ﻤﺒ ﻹ ﺍﻘ ﺀ ﺎ ﻰ ﻠ ﻋ ﺕ ﺎ ﺒ ﺎ ﺴ ﺤ ﻟ ﺍ ﻡ ﺠ ﺤ ﺢ ﺸ ﺭ ﻤ ﻟ ﺍ ﺔ ﻤ ﺯ ﺭ ﺍ ﻭ ﺨ ﻲ ﻓ ﺭ ﻴ ﻴ ﻐ ﺘ ﻥ ﻭ ﺩ ﻭ ﺕ ﺒ ﺎ ﺜ . ل ﺼ ﺤ ﻤ ﻟ ﺍ ﺞ ﺌ ﺎ ﺘ ﻨ ﻟ ﺍ ﺔ ﺤ ﺭ ﺘ ﻘ ﻤ ﻟ ﺍ ﻕ ﺭ ﻁ ﻟ ﺍ ﺔ ﻋ ﺎ ﺠ ﻨ ﻰ ﻠ ﻋ ﺩ ﻬ ﺸ ﺘ ﺎ ﻬ ﻴ ﻠ ﻋ . ﺢ ﻴ ﺘ ﺎ ﻔ ﻤ ﻟ ﺍ ﺕ ﺎ ﻤ ﻠ ﻜ ﻟ ﺍ اﻟﻤﺤﺮك اﻟﻼﻣﺘﺰاﻣﻦ , اﻟﺘﺤﻜﻢ اﻟѧﺸﻌﺎﻋﻲ , اﻟﻤﻨﻄѧﻖ اﻟﻤѧﺒﻬﻢ , اﻟﻨﺠﺎﻋѧﺔ , اﻟѧﻀﻴﺎع ﻓѧﻲ اﻟﺤﺪﻳѧﺪ , اﻟѧﺘﺤﻜﻢ ﺑѧﺪون ﻣﺘﺤѧﺴﺲ اﻟѧﺴﺮﻋﺔ , ﻣﺮﺷѧﺢ آѧﺎﻟﻤﻦ اﻟﻤﻤﺪد . Abstract The present work is a contribution to improve the efficiency and the robustness of vector controlled induction motor drives. The efficiency of the induction motor drives deteriorate for two reasons: rotor resistance variation and operation under light loads, the flux is being maintained constant. For these reasons, a method is suggested to select the optimal flux which leads to minimum power loss. On the other hand, to address the effect of the rotor resistance variation, a fuzzy logic-based mechanism is proposed to maintain the decoupling between the torque and the flux, hence avoiding extra power loss. The last part of this thesis is dealing with mechanical robustness improvement by eliminating the speed sensor which is the weakest part in the drive system. The extended Kalman filter has been chosen for its ability to deal with noisy systems where converter generated harmonics are important. In order to compensate for the effect of iron loss, a mechanism has been suggested to improve the estimation accuracy without incurring extra calculations. The obtained results indicate that the suggested methods are effective. Keywords Induction motor, vector control, fuzzy logic, efficiency, iron loss, sensorless control, extended Kalman filter Avant propos Le présent travail a été réalisé au sein de l’Equipe de Recherche sur les Economies d’Energie du Laboratoire de Recherche sur l’Electrification des Entreprises Industrielles (LREEI) à l’Université de Boumerdès. A cet effet, je tiens à exprimer ma profonde gratitude au Professeur B. Chetate directeur du laboratoire, pour m’avoir accueilli au sein de son équipe, pour avoir dirigé ce travail et pour les nombreuses et fructueuses discussions que nous avons eues durant la période de formation. Je remercie le Professeur R. Ibtiouen, Directeur du Laboratoire de Recherche en Electrotechnique à l'ENP, pour avoir accepté de me faire l’honneur de présider le jury de ma soutenance, pour son égard et l’importance qu’il a porté à ce travail ainsi que pour les remarques utiles qui ont permis d’améliorer certains aspects de cette thèse. Je tiens à remercier également Messieurs L. Refoufi, Professeur à l’Université de Boumerdès, A. Berkouk, Professeur à l’Ecole Nationale Polytechnique d’Alger, A. Bentarzi, Maître de conférence à l’Université de Boumerdès et H. Labar, Maître de Conférence à l’Université d’Annaba, d’avoir accepté d’êtres membres de mon jury, pour leurs intérêts et enrichissantes observations. Je remercie le Docteur K. Benaissa, enseignant chercheur à l’Institut Algérien du Pétrole de Boumerdès, pour avoir accepté d’être membre invité du jury. Que tous les membres du Laboratoire de Recherche sur l’Electrification des Entreprises Industrielles trouvent ici l’expression de ma gratitude, en particulier, ceux de l’Equipe de Recherche sur les Economies de l’Energie ainsi que Monsieur S. Oukali, Ingénieur chef de laboratoire du département d’Automatisation et Electrification des Procédés Industriels. A ma famille et tous mes amis Sommaire Introduction Générale………………….…………………………………………………………………...1 Chapitre 1 - Contrtaintes de control des moteurs asynchrones par la méthode à flux orienté 1. Introduction…………………………………………………………………………………….………………5 2. Contrôle d’alimentation du moteur à induction ………………………………………………………...…. 5 2.1. Contrôle en tension ......................................................................................................................................... 6 2.2. Contrôle en courant......................................................................................................................................... 7 2.3. Comparaison et choix...................................................................................................................................... 8 3. Contrôle de vitesse du moteur à induction………………………………………………………………….. 9 3.1. Commande scalaire....................................................................................................................................... 9 3.2. Contrôle vectoriel........................................................................................................................................ 10 3.2.1 Commande vectorielle directe .............................................................................................................. 11 3.2.2. Commande vectorielle indirecte uploads/Industriel/ these-foc.pdf