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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 U Un ni iv ve er rs si it té é d de es s S Sc ci ie en nc ce es s e et t d de e l la a T Te ec ch hn no ol lo og gi ie e d d' 'O Or ra an n D Dé ép pa ar rt te em me en nt t d de e l l’ ’E El le ec ct tr ro ot te ec ch hn ni iq qu ue e E Ec co ol le e d do oc ct to or ra al le e g gé én ni ie e é él le ec ct tr ri iq qu ue e Mémoire de Magister En vue d’obtention du diplôme de magister en Électrotechnique Option : Commande électrique Présenté par M Mr r : : B BE EN NA AO OU UD DA A O OM MA AR R F FE ET TH HI I Thème Présenté le 05 /03 / 2013 devant le jury composé de messieurs: Président : MAZARI .B Professeur, USTO Rapporteur : BENDIABDELLAH.A M.C(A), USTO Examinateur : BOURAHLA .M Professeur, USTO Examinateur : BENDJABBAR .M M.C(A), USTO USTO - 2013 APPLICATION DES TECHNIQUES DE L’INTELLIGENCE ARTIFICEILLE (LF-RN) POUR LE CONTROLE DIRECT DU COUPLE D’UNE MAS ALIMENTEE PAR DES ONDULEURS MULTINIVEAUX. REMERCIEMENTS Qu’il me soit d’abord permis de remercier et d’exprimer ma gratitude envers le bon Dieu, qui m’a donné la patience et le courage pour que je puisse terminé ce travail. Je commencerais par exprimer ma profonde gratitude envers mon encadreur : Monsieur BENDIABDELLAH AZZEDINE, Professeur à l’Université des sciences et de la technologie d'Oran, pour la confiance qu’il m’a toujours attribuée. J’ai tout particulièrement apprécié ses encouragements et ses conseils, surtout en fin de thèse. Notre collaboration m’a permis de progresser et de me constituer de solides bases pour le futur. En outre, il m’a permis de comprendre de ne jamais abandonner en recherche malgré les nombreux obstacles... Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur MAZARI-B, Professeur à l’Université des sciences et de la technologie d'Oran, pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant de présider le jury de cette thèse. J’exprime aussi ma profonde reconnaissance à Monsieur BOURAHLA-M, Maître de conférence à l’Université des sciences et de la technologie d'Oran, pour avoir accepté de juger ce travail. Que Monsieur BENDJABBAR-M, Maître de Conférence à l’Université des sciences et de la technologie d'Oran, trouve ici l'expression de ma profonde gratitude pour m'avoir fait l'honneur d'avoir accepter de juger ce travail. Mes remerciements s’adressent aussi à tous mes collègues, mes amis et tous les membres de ma famille, pour leurs encouragements et leur appui moral qui m’ont permis de mener à bon terme ce travail. Je profite de cette occasion pour leur dire tous que je vous aime beaucoup. Dédicace A ceux qui sont les plus chers au monde, ma mère et mon père à qui je n'arriverai jamais à exprimer ma gratitude et ma reconnaissance, pour leur amour leur soutien tout au long de mes études afin de faire de moi ce que je suis aujourd'hui, que dieu les protège. A mes frères, A mes sœurs, A toute ma grande famille, A tous mes amis, Je dédie ce modeste travail. SOMMAIRE I Sommaire Sommaire Sommaire ................................................................................................................................................................I Nomenclature ........................................................................................................................................................ VI Liste des figures....................................................................................................................................................VII Liste des tableaux .................................................................................................................................................XII Introduction générale............................................................................................................................................... 1 CHAPITRE I: Modélisation de la machine asynchrone et son alimentation I.1 Introduction...................................................................................................................................................... 3 I.2 MODELISATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE TRIPHASEE .................................................... 3 I.2.1 Equations électriques .................................................................................................................................. 5 I.2.2 Equations magnétiques .............................................................................................................................. 5 I.2.3 Transformation de Park.............................................................................................................................. 6 I.2.4 Equations électromagnétique...................................................................................................................... 7 I.2.5 Choix du repère .......................................................................................................................................... 8 I.2.5.1 Équations en tension dans le repère lié au stator (α, β)........................................................................ 9 I.2.5.2 Modèle d’état de la machine dans le référentiel liée au stator (α, β) ................................................... 9 Forme d’état du modèle de la machine asynchrone dans le référentiel (α, β).................................................. 10 I.3 SIMULATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE ................................................................................ 10 I.3.1 Résultats de simulation ............................................................................................................................ 11 I.3.1.1 Marche à vide ................................................................................................................................... 11 I.3.1.1.1 Interprétations des résultants .................................................................................................... 12 I.3.1.2 Application d'une charge (Cr=10N.m)....................................................................................................... 13 I.3.1.2.1 Interprétations des resultants .................................................................................................................. 13 I.4 Onduleur de tension ........................................................................................................................................ 14 I.5 Modélisation de l’onduleur de tension ............................................................................................................ 14 I.5.1 Etude de la commande de l’onduleur ....................................................................................................... 19 I.5.2 Résultat de simulation................................................................................................................................... 22 I.6 Le schémas Bloc de la MAS alimentée par onduleur de tension à deux niveaux ........................................... 22 I.6.1 Résultats de simulation ............................................................................................................................ 23 I.6.2 Interprétations des résultants .................................................................................................................... 24 I.7 CONCLUSION .............................................................................................................................................. 24 II Sommaire CHAPITRE II: Contrôle direct du couple de la machine asynchrone alimentée par deux types d’onduleurs. II.1 Introduction..................................................................................................................................................... 25 II.2 PRINCIPE D'UN CONTROLE DIRECTE DE COUPLE....................................................................... 25 II.2.1 Contrôle du vecteur flux statorique ........................................................................................................ 26 II.2.1 Contrôle du couple électromagnétique de la machine ........................................................................... 27 II.2.3 Cas particulier : Application d'une vecteur de tension nul ..................................................................... 29 II.3 APPLICATION DE L'ONDULEUR DE TENSION A DEUX NIVEAUX............................................. 30 II.3.1 Sélection du vecteur tension Vୱ.............................................................................................................. 30 II.3.2 Estimation du flux statorique .................................................................................................................. 30 II.3.3 Estimation du couple électromagnétique ................................................................................................ 32 II.4 ELABORATION DES CONTROLEURS.................................................................................................. 33 II.4.1 Contrôleur de flux à deux niveaux .......................................................................................................... 33 II.4.1 Contrôleur de couple à deux niveaux ..................................................................................................... 34 II.5 ELABORATION DES TABLES DE COMMANDE ................................................................................ 34 II.5.1 table de commande du flux ..................................................................................................................... 35 II.5.2 table de commande du couple ................................................................................................................. 35 II.5 Elaboration de la table de commutation pour le flux et le couple................................................................... 35 II.5.3.1 Table de commutation avec les vecteurs tension actifs.................................................................... 35 II.5.3.2 Table de commutation avec les vecteurs tension nulls..................................................................... 36 II.6 REGLAGE DE VITESSE DE LA MAS .................................................................................................... 38 II.6.1 Résultats de simulation ........................................................................................................................... 39 II.7 CORRECTEUR DU COUPLE A TROIS NIVEAUX .............................................................................. 41 II.7.1Elaboration de la Table de commutation avec les vecteurs tension actifs............................................ 41 II.7.1.1Résultats de simulation ….. ........................................................................................................ 42 II.7.2Elaboration de la Table de commutation avec les vecteurs tension actifs et nulls............................... 43 II.7.2.1Résultats de simulation ….. ........................................................................................................ 43 II.8 AMELIORATION CLASSIQUE .............................................................................................................. 45 II.8.1Correcteur de couple à quatre niveaux ................................................................................................ 46 II.8.1.1Elaboration de la Table de commutation avec les vecteurs tension actifs et nulls............................ 47 II.8.1.2 Résultats de simulation ................................................................................................................... 47 II.9 Onduleur de tension à trois niveaux ............................................................................................................... 49 II.9.1 Les différentes configurations d’un bras d’onduleur à trois niveaux ................................................. 50 II.9.2 L Commande complémentaire des interrupteurs d’un bras d’onduleurs à trois niveaux ................... 52 II.9.3 Modélisation vectorielle de l’onduleur de tension à trois niveaux ..................................................... 53 II.9.4 Les vecteurs de tension de sortie de l’onduleur à trois niveaux de tension ........................................ 54 II.10 Application de l'onduleur de tension à trois niveaux ................................................................................... 56 II.10.1 Contrôle du couple et du flux ........................................................................................................... 56 III Sommaire II.10.2 Construction des nouvelles tables de commutation .................................................................................. 57 II.10.2.1 Table de commutation avec le groupe des vecteurs demie tension ............................................... 57 II.10.2.2 Table de commutation avec le groupe des vecteurs pleine tension ............................................... 57 II.10.2.3 Table de commutation avec le groupe des vecteurs tension intermédiaires .................................. 58 II.10.3 Correcteur de couple à cinq niveaux ......................................................................................................... 58 II.10.3.1 Elaboration de la table de commutation avec les 4 groupes ....................................................... 60 II.10.3.1.1 Résultats de simulation .............................................................................................................. 60 II.10.4 Amélioration classique ............................................................................................................................. 62 II.10.4.1 Elaboration de la table de commutation avec les 4 groupes ........................................................ 63 II.10.4.1.1 Première approche ….. ......................................................................................................... 63 II.10.4.1.2 Résultats de simulation ….. .................................................................................................. 64 II.10.4.1.3 Deuxième approche ….. ....................................................................................................... 66 II.10.4.1.4 Résultats de simulation ….. .................................................................................................. 67 II.11 CONCLUSION .......................................................................................................................................... 68 CHAPITRE III: Contrôle directe du couple à base de la logique floue. III.1 INTRODUCTION ...................................................................................................................................... 69 III.1.1 Quelques définitions ....................................................................................................................... 69 III.1.2 Ensemble floue ............................................................................................................................... 69 III.1.3 Difference entre ensemble flou et ensemble booléen ..................................................................... 70 III.2 FONCTION D'APPARTENANCE........................................................................................................... 71 III.3 VARIABLE LINGUISTIQUE .................................................................................................................. 72 III.4 OPERATEURS DE LA LOGIQUE FLOUE .......................................................................................... 72 III.5 STRUCTURE D'UN REGULATEUR FLOUE ....................................................................................... 74 III.5.1 Module de fuzzification .................................................................................................................. 75 III.5.2 Fuzzification ................................................................................................................................... 75 III.5.3 Base de connaissances .................................................................................................................... 75 III.5.4 Logique de prise de discision (bloc d'inférence) ............................................................................. 75 III.5.5 Inférences floues .............................................................................................................................. 75 III.5.5.1 Méthode d'inférence max-min …............................................................................................. 77 III.5.5.2 Méthode d'inférence max-produit …........................................................................................ 78 III.5.5.3 Méthode d'inférence som-produit …........................................................................................ 79 III.5.6 Défuzzification ................................................................................................................................ 80 III.6 ARCHITECTURE D’UNE COMMANDE FLOUE ............................................................................... 80 III.7 CONTROLE DIRECT DU COUPLE A BASE DE LA LOGIQUE FLOUE ....................................... 81 III.7.1 Choix des fonctions d'appartenances ............................................................................................... 82 III.7.1.1 Fuzzification …......................................................................................................................... 82 IV Sommaire III.7.1.2 Variable de commande….......................................................................................................... 82 III.7.1.3 défuzzifivation…....................................................................................................................... 83 III.7.2 Le contrôle floue et choix des variables d'entrée et sortie ................................................................. 83 III.7.2.1.1Calcul de lois de commande …............................................................................................... 85 III.7.2.1.2 Table de commutation ….. ..................................................................................................... 86 III.7.2.1.3 Résultats de simulation …...................................................................................................... 87 III.7.2.2 Cas d'un onduleur à trois niveaux …............................................................................................... 89 III.7.2.2.1Calcul de la lois de commande ….. ......................................................................................... 91 III.7.2.1.2 Table de commutation ….. ..................................................................................................... 91 III.7.2.1.3 Résultats de simulation …...................................................................................................... 93 III.8 CONCLUSION .......................................................................................................................................... 94 CHAPITRE IV:Contrôle directe du couple à base des réseaux de neurones IV.1 INTRODUCTION....................................................................................................................................... 95 IV.2 RESEAUX DE NEURONE ARTIFICIELS ............................................................................................. 95 IV.2.1 Définition ....................................................................................................................................... 95 IV.2.2 Neurones formels ........................................................................................................................... 95 IV.2.3 Interprétation mathématique d'un réseau de neurone ..................................................................... 96 uploads/Science et Technologie/ controle-direct-de-couple.pdf