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 Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Batna Faculté des Sciences de l’Ingénieur MAGISTER En ELECTROTECHNIQUE Option Commande préparé au Laboratoire des Systèmes Propulsion-Induction Electromagnétique LSP-IE’2000 Batna présenté par Sihem DAMKHI (Ingénieur en Electrotechnique de l’Université de Batna, Promo’2004) COMMANDE SANS CAPTEUR DE VITESSE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE PAR LA SFG (SIGNAL FLOW GRAPHS) DE HOLTZ Soutenu le devant le Jury composé de : A. MAKOUF, Maître de conférences, Univ. Batna Président M.S. NAIT-SAID, Professeur, Univ. Batna, Dir. Thèse, Rapporteur N. NAIT-SAID, Maître de conférences, Univ. Batna, Co-Dir. Thèse, Rapporteur S. CHAOUCH, Docteur-CC, Univ. M’Sila, Examinateur S. DRID, Dr–CC, Prof. Habileté Univ. Batna, Examinateur D. BENOUDJIT, Maître Assistant Univ. Constantine, Invité - 2007 - DAMKHISIHEM COMMANDE SANS CAPTEUR DE VITESSE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE PAR LA SFG (SIGNAL FLOW GRAPHS) DE HOLTZ REMERCIEMENTS Cette thèse a été préparée au Laboratoire des Systèmes de Propulsion–Induction Electromagnétique LSP-IE de L’université de Batna. J’exprime ma profonde reconnaissance à mon promoteur Monsieur M.S.NAIT-SAID, Professeur à l’université de Batna pour l’encadrement de cette thèse, pour l’aide qu’il m’apportée à tout moment et pour les divers enseignements qu’il m’a prodigués. Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon co-promoteur Monsieur N.NAIT-SAID, Maitre de conférence à l’université de Batna, pour avoir co-dirigé ce travail ainsi que ses nombreux conseils et son soutien tout au long de cette thèse. Que Monsieur A.Makouf, Maitre de conférence à l’université de Batna,directeur de laboratoire des Systèmes de Propulsion –Induction Electromagnétique LSP-IE Batna, trouve ici l’expression de ma profond reconnaissance en acceptant de m’honorer pour présider le jury de soutenance de cette thèse de Magister. Je tiens à remercier également : Mlle : S.Chaouch, Docteur chargé de cours de l’université de M’sila, pour l’intérêt qu’elle a bien voulue manifester à ce travail en acceptant d’être membre de jury. Monsieur : S.Drid, Docteur chargé de cours de l’université de Batna, d’avoir accepté de juger ce travail, en tant que membre de jury. Mes remerciements vont également à Monsieur D.Benoudjit, Maitre assistant à l’université de Constantine dont sa présence m’a honoré grandement. Enfin, je remercie tout particulièrement mes parents, pour leurs soutien inconditionnel tout au long de ces années d’études. A mes parents, mes frères et s urs Et toutes mes amies A tous, je dédié cette thèse COMMANDE SANS CAPTEUR DE VITESSE D’UN MOTEUR ASYNCHRONE PAR LA SFG (SIGNAL FLOW GRAPHS) DE HOLTZ Mots clés : Moteur asynchrone, Signal flow graphs, Commande vectorielle, Estimateur et Observateur, Commande sans capteur de vitesse, Signal injecté. Résumé : Le coût et la fiabilité demeurent les principales attractions pour l'utilisation des commandes dites sans capteur pour les moteurs à induction. Pour remplacer le capteur, l'information de la vitesse rotorique est alors extraite à partir des terminaux électriques du stator (tension, courant). La commande Vectorielle des moteurs exige l’estimation de l’amplitude et l'orientation du flux magnétique dans le stator ou le rotor. Les estimateurs en boucle ouverte ou les observateurs en boucle fermée sont utilisés pour cette exigence. Ils se diffèrentselon la précision, la robustesse et l’insensibilité aux variations paramétriques. Les performances dynamiques aux très faibles vitesses sont atteints par l'injection de signaux hautes fréquences permettant une estimation de la vitesse en exploitant les propriétés d'anisotropiede la machine. Dans cette thèse, on emploie l'illustration du signal flow graphs pour fournir une description perspicace des systèmes utilisés dans la commande des moteurs à induction sans capteur de vitesse. SPEED SENSORLESS CONTROL OF INDUCTION MOTOR PY SIGNAL FLOW GRAPHS Key words : Induction machine, Signal flow graphs, Vector control, Estimators and Observers, Sensorless control, Signal injection. Abstract: Controlled induction motor drives without mechanical speed sensors have the attractions of low cost and high reliability. To replace the sensor, information on the rotor speed is extracted from measured stator currents and from voltages at motor terminals. Vector-controlled drives require estimating the magnitude and spatial orientation of the fundamental magnetic flux waves in the stator or in the rotor. Open-loop estimators or closed-loop observers are used for this purpose. They differ with respect to accuracy, robustness, and sensitivity against model parameter variations. Dynamic performance and steady-state speed accuracy around zero speed range are achieved by signal injection, exploiting the anisotropic properties of the machine. The overview in this thesis uses signal flow graphs of complex space vector quantities to provide an insightful description of the systems used in sensorless control of induction motors. Sommaire II SOMMAIRE RESUME ET MOTS CLES I SOMMAIRE II NOTATION ET SYMBOLES VI INTRODUCTION GENERALE 1 0.1 Généralités….…………………………………………………………….…….. 1 0.2 Problématiques …………………………………………………….…………… 2 0.3 Structure du mémoire……………………………………………….…………... 3 Sommaire III CHAPITRE I MODELISATION VECTORIELLE DE LA MACHINE ASYNCHRONE I.1 Introduction……..……………………………………………….…….………..... 5 I.2 Présentation de la machine........………………………….…………..…………… 6 I.3 Modélisation triphasée de la machine asynchrone...…………………………....... 7 I.3.1 Equations électriques……………………...…..………………..……………............ 8 I.3.2 Equations magnétiques ……………………….…………….................................. 8 I.3.3 Equations mécaniques……...…..……………………………………………..….……... 9 I.4 Transformation de Park………..……………..………………………….………………. 10 I.4.1 Equations électriques ……..………………............................................................ 11 I.4.2 Equations magnétiques ……………………….………….………….…………… 12 I.4.3 Choix du repère de référence ………………………………………………….…..12 I.5 Modélisation vectorielle …………….……………..…………………………….. 13 I.5.1 Modèle vectoriel général de la machine asynchrone……………………………... 14 I.5.2 Modèle vectoriel de la machine asynchrone avec les variables d’états r s I , … 15 I.6 Représentation de la machine asynchrone par SFG dans le référentiel fixe lié au stator d’axes , ………………….....…………………………………………….…. 17 I.7 Résultats de simulation ………………...…………….…………………….……. 20 I.7.1 Interprétation des courbes……………………………………………….…....….. 22 I.8 Conclusion …………………………………………………………………….…. 22 CHAPITRE II COMMANDE VECTORIELLE PAR ORIENTATION DU FLUX ROTORIQUE II.1 Introduction……………………………………………………….…………….... 23 II.2 Modélisation de l’onduleur de tension………………………………………….... 24 II.3 Commande de l’onduleur de tension………...…….....………………….………...27 Sommaire IV II.3.1 Commande par MLI à hystérésis …………………………………………………………. 27 II.3.2 Commande par MLI sinus-triangle……………………………………………..….... 29 II.4 Principe de découplage dans une commande vectorielle ………………………..……… 30 II.5 Principe de la commande vectorielle par orientation du flux ……………………. 31 II.5.1 Principe de la commande vectorielle par orientation du flux rotorique………….. 31 II.6 Commande vectorielle indirecte à flux rotorique orienté avec alimentation en en courant(CVI)……………………………………………………………………… 33 II.6.1 Schéma bloc de commande vectorielle indirecte à flux rotorique orienté avec l’introduction de l’onduleur de tension contrôlé en courant ……………………… 34 II.7 Commande vectorielle directe à flux rotorique orienté avec alimentation en tension(CVD)…………………………………………………………………….. 36 II.7.1 Découplage par compensation …………………………………………………… 36 II.7.2 Schéma bloc de commande vectorielle directe à flux rotorique orienté avec l’introduction du l’onduleur de tension contrôlé en tension ………………………38 II.8 Résultats de simulation ………………………………………………………………... 40 II.9 Conclusion……………………………………………………………………………… 45 CHAPITRE III TECHNIQUES INDIRECTES D’ESTIMATION DE LA VITESSE ROTORIQUE DE LA MACHINE ASYNCHRONE III.1 Introduction……………………………………………………….…………….... 46 III.2 Introduction aux estimateurs de flux …………………………………………..… 47 III.3 Introduction aux estimateurs indirectes de vitesse……………………………….…. 51 III.3.1 Estimateurs de vitesse basés sur MRAS………………………………………….. 51 III.3.2 Estimateur de vitesse basé sur le réseau de neurones artificiel ……………………59 III.3.3 Estimateur de vitesse basé sur la technique d’observation.. ………….………………. 62 III.4 Commande vectorielle sans capteur de vitesse (CVSCV)……………………….. 67 III.4.1 Commande vectorielle directe de la machine asynchrone munie des estimateurs.. 68 Sommaire V III.4.2 Commande vectorielle directe de la machine asynchrone munied’un observateur d’ordre complet ( Kubotta)………………………………………….. 76 III.5 Etude comparative………………………………………………………………... 78 III.6 Conclusion…………………………………………………………………………80 CHAPITRE IV TECHNIQUES DIRECTES D’ESTIMATION DE LA VITESSE ROTORIQUE DE LA MACHINE ASYNCHRONE IV.1 Introduction...…..…………………………………………….……….…………….. 81 IV.2 Généralités sur les saillances……………………………………………………... 82 IV.3 Modélisation de la machine asynchrone dans le domaine des hautes fréquences…85 IV.4 Injection d’un signal à haute fréquence dans la machine asynchrone……………. 87 IV.5 Courant résultant de l’injection d’un signal à haute fréquence……………………. 90 IV.6 Extraction des composantes inverses…………………………………………….. 94 IV.7 Estimation de la position du rotor………………………………………………….95 IV.8 Conclusion…………………………………………………………………………96 CONCLUSION GENERALE 98 ANNEXES 101 ANNEXE A PARAMETRES DE LA MACHINE ASYNCHRONE 101 ANNEXE B CALCUL DES REGULATEURS 102 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUES 108 Notations et SymbolesVI NOTATIONS ET SYMBOLES MAS Machine Asynchrone PI Régulateur Proportionnel et Intégral SFG Signal Flow Graphs FOC Field Oriented Control (Commande Vectorielle par Orientation du Flux) MLI Modulation de Largeur d’Impulsion MCC Machine à Courant Continu CVI Commande Vectorielle Indirecte CVD Commande Vectorielle Directe CVFOR Commande Vectorielle par Orientation du Flux Rotorique CVSCV Commande Vectorielle Sans Capteur de Vitesse GTO Gate Turn Off Thyristor IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor MRAS Model-Reference Adaptive System f.e.m Force Electromotrice RNA Réseau de Neurones Artificiel PWM Pulse Width Modulation BF Boucle Fermée Notations et SymbolesVII BO Boucle Ouverte PLL Phase Locked Loop LPF Low Pass Filtre BPF Band Pass Filtre DSP Digital Signal Processing FTBO Fonction de Transfert en Boucle Ouverte HF Haute Fréquence rr L Matrice des inductances rotoriques sr M Matrice des inductances mutuelles stator- rotor 0 M Valeur maximale des inductances mutuelles entre phases statoriques et rotoriques Angle de rotation du rotor par rapport au stator r Angle de rotation du repère biphasé v u, par rapport au rotor T k Coefficient de normalisation Signe de valeur conjuguée Signe de valeur de référence Signe du produit vectoriel ^ Signe de valeur estimée p Nombre de paire de pôles Vitesse mécanique du rotor Vitesse électrique du rotor s Pulsation statorique sail Pulsation de saillance c Pulsation du signal injecté X Grandeur vectorielle à 2 D Im Partie imaginaire s V Vecteur complexe de tension statorique s I Vecteur complexe du courant statorique r I Vecteur complexe du courant rotorique s Vecteur complexe du flux uploads/Litterature/ inj-damkhi-sihem.pdf