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الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et P

الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique Université Mohamed Khaider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Electrotechnique MÉMOIRE DE MASTER Machine Electrique Réf. : …………………… Etude Comparative Entre Différentes Techniques de Commande Des Onduleurs à MLI Associés à Régulation d'une Machine Asynchrone. Présenté par : HOUILI Rabiaa ZROUG Cheima Le : ………Septembre 2020 Jury : Mme HADRI Amel Pr Président Melle GUERGAZI Aicha MCA Encadreur Mr. SAHRAOUI Mohamed Pr Examinateur Année universitaire : 2019/ 2020 الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique Université Mohamed Kheider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Electrotechnique MÉMOIRE DE MASTER Machine Electrique Etude Comparative Entre Différentes Techniques de Commande Des Onduleurs à MLI Associés à Régulation d'une Machine Asynchrone. Présenté par : HOUILI Rabiaa ZROUG Cheima Avis favorable de l’encadreur : MelleGUERGAZI Aicha Avis favorable du Président du Jury :…………………………. Cachet et signature الجمهىريت الجسائريت الديمقراطيت الشعبيت République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة التعليم العالي والبحث العلمي Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique Université Mohamed Kheider Biskra Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie Electrique Filière : Electrotechnique MÉMOIRE DE MASTER Machine Electrique Etude Comparative Entre Différentes Techniques de Commande Des Onduleurs à MLI Associés à Régulation d'une Machine Asynchrone. Proposé par : Melle GUERGAZI Aicha Dirigé par : HOUILI Rabiaa ZROUG Cheima RESUMES Résume L’entraînement à vitesse variable des machines électriques était l’objectif de plusieurs études dans ces dernières années grâce à l’évolution technologique des convertisseurs statique qui représente le variable cœur de tout système électrique. L’inconvénient principal des onduleurs est l’obtention d’une tension non sinusoïdale à la sortie (riche en harmoniques). Ce problème influe négativement sur toutes les charges branchées à sa sortie et principalement le moteur qui sont conçus pour fonctionner avec une tension alternative sinusoïdale. Pour résoudre ce problème, plusieurs travaux ont été réalisés. Parmi ces travaux, on distingue l’utilisation des onduleurs triphasés à deux niveaux commandés par les techniques de Modulation de la largeur d’Impulsion (MLI classique, MLI pré-calculé et MLI aléatoire) qui devient l’une des méthodes la plus utilisée pour obtenir une tension sinusoïdale. Nous terminons cette étude par la commande vectorielle et cela en utilisant un onduleur à MLI par les technique précédent. A la fin de ce travail nous donnons une conclusion générale qui résume tous les résultats de simulation qui réalisés sous MATLAB Simulink. Mots-clés : Machine asynchrone, Onduleurs Triphasés à deux niveaux, Modulation de Largeur d’Impulsions Sinus-triangle, Modulation de Largeur d’Impulsions pré- calculé,Modulation de Largeur d’Impulsions aléatoire , commande vectorielle, (THD) Taux Distorsion Harmonique, MATLAB/Simulink. ملخص ﺇﻥ ﺗﻐﻴﻴﺮ ﺳﺮﻋﺎﺕ ﺍﻟﻤﺤﺮﻛﺎﺕ ﺍﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﺔ ﻛﺎﻥ ﻣﻦ ﺑﻴﻦ ﺍﻷﻫﺪﺍﻑ ﺍﻟﺮﺋﻴﺴﻴﺔ ﻓﻲ ﺍﻟﺴﻨﻮﺍﺕ ﺍﻷﺧﻴﺮﺓ ﻭﻫﺬﺍ ﺭﺍﺟﻊ ﻟﻠﺘﻄﻮ ﺭ ﺍﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﻲﺍﻟﺬﻱ ﺗﺸﻬﺪﻩ ﺍﻟﻤﺒﺪﻻﺕ ﺍﻟﺴﺎﻛﻨﺔ ﻭ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﻤﺜﻞ ﺍﻟﻤﻜﻮﻥ ﺍﻟﺮﺋﻴﺴﻲ ﻷﻱ ﺟﻬﺎﺯ .ﻛﻬﺮﺑﺎﺋﻲ ﺇﻥ ﺍﻛﺒﺮ ﺿﺮﺭ ﻳﺼﻴﺐ ﺍﻟﻤﺘﻤﻮﺟﺎ ﺕ ﻫﻮ ﺍﻟﺤﺼﻮﻝ ﻋﻠﻰ ﻓﺮﻕ ﺍﻟﻜﻤﻮﻥ ﻏﻴﺮ ﺟﻴﺒﻲ ﻋﻨﺪ ﺍﻟﻤﺨﺮ ﺝ( ﻏﻨﻲ)ﺑﺎﻟﺘﺸﻮﻫﺎﺕ,ﻫﺪﺍ ﺍﻟﻔﻌﻞ ﻳﺆﺛﺮ ﺳﻠﺒﺎ ﻓﻲ ﺍﻟﻤﺤﺮﻙ ﺍﻟﺬﻱ ﻳﺤﺘﺎﺝ ﺇﻟﻰ ﻓﺮﻕ ﻛﻤﻮﻥ ﻭ ﺗﻴﺎﺭ ﻛﻬﺮﺑﺎﺋﻴﻴﻦ ﺫﺍ ﺗﻤﻮﺝ ﺟﻴﺒﻲ ﺣﺘﻰ ﻳﺸﺘﻐﻞ ﺑﺼﻮﺭﺓﺟﻴﺪ. ﻟﺤﻞ ﻫﺬﺍ ﺍﻹﺷﻜﺎﻝ ﻋﺪﺓ ﺃﺑﺤﺎﺙ ﺃﺟﺮﻳﺖ ﻣﻦ ﺑﻴﻨﻬﺎ ﺍﺳﺘﺨﺪﺍﻡ ﺗﻘﻨﻴﺔ ﺗﻌﺪﻳﻞﻋﺮﺽ ﺍﻟﻨﺒﻀﺔ ﺍﻹﺷﻌﺎﻋﻲ( PWM ، ﺍﻟﻜالﺳﻴﻜﻲPWM ﺍﻟﻤﺤﺴﻮﺏ ﻣﺴﺒﻘًﺎ ﻭ PWM )ﺍﻟﻌﺸﻮﺍﺋﻲ ﺍﻟﺘﻲ ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻣﻦ ﺍﺣﺪﺙ ﺍﻟﺘﻘﻨﻴﺎﺕ ﺍﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ ﻟﻠﺘﺤﻜﻢ ﻑ ﻱ ﺍﻟﻤﻤﻮﺝ ﺛالﺛﻲ ﺍﻟﻄﻮﺭ,ﻭ ﻓﻲ ﺍﻷﺧﻴﺮ ﻧﺒﺮﻣﺞ ﻁﺮﻳﺔ ﺍﻟﺘﺤﻜﻢ ﺍﻟﺸﻌﺎﻋﻲ ﻣﻊ ﺇﻋﻄﺎ ء ﺧالﺻﺔ ﻓﻲ ﻛﻞ .ﻣﺮﺣﻠﺔ ﻓﻲ ﻧﻬﺎﻳﺔ ﻫﺪﻩ ﺍﻟﺪﺭﺍﺳﺔ ﻧﻌﻄﻲﺧالﺻﺔ ﻋﺎﻣﺔ ﻣﻊ ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻛﻞ ﺍﻟﻨﺘﺎﺋﺞ ﺍﻟﻤﺘﺤﺼﻞ ﻋﻠﻴﻬ ﺍ ﺑﺎﺳﺘﻌﻤﺎﻝ. MATLAB/ Simulink الكلماث ال م فتاحيت :آﻟﺔ ﻏﻴﺮ ﻣﺘﺰﺍﻣﻨﺔ، ﻣﺤﻮﻻﺕ ﺛالﺛﻴﺔ ﺍﻟﻄﻮﺭ ﺛﻨﺎﺋﻴﺔ ﺍﻟﻤﺴﺘ،ﻮﻯ، ﺗﻌﺪﻳﻞ ﻋﺮﺽ ﺍﻟﻨﺒﺾ ﺍﻟﺠﻴﺒﻲ ﺗﻌﺪﻳﻞ ﻋﺮﺽ ﺍﻟﻨﺒﺾ ﺍﻟﻤﺤﺴﻮﺏ ( ،ﻣﺴﺒﻘًﺎ، ﺗﻌﺪﻳﻞ ﻋﺮﺽ ﺍﻟﻨﺒﺾ ﺍﻟﻌﺸﻮﺍﺋﻲ، ﺍﻟﺘﺤﻜﻢ ﻓﻲ ﺍﻟﻤﺘﺠﻬﺎﺕTHD ،) ﻣﻌﺪﻝ ﺍﻟﺘﺸﻮﻳﻪ ﺍﻟﺘﻮﺍﻓﻘﻲMATLAB / Simulink . « Certes, il y’a des travaux pénibles ; mais la joie de la réussite n’a-t-elle pas à compenser nos douleurs ? » Jean de la bruyère "بالتأكيد هناك عمل شاق. لكه أال يجب أن تعوض " فرحة النجاح عه آالمنا؟ Remerciements Au préalable à ce mémoire nous remercions ALLAH qui nous aide et nous donne la patience et le courage durant ces longues années d’études. Tout d’abord, Nous tenons à remercier notre encadreurs, Dr. Guergazi Aicha, pour son encadrement, son suivi permanent et ses précieux conseils. Nous tenons également à remercier vivement les membres de jury pour avoir accepté d’évaluer ce mémoire. Je tiens à remercier tous les enseignants du département d'électrotechniques, et spécialement mes professeurs Hadri H. Amel, Khaled Yahia, A. golea et prof Titaouine Enfin, nous adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et amis, qui nous ont toujours en courages au cours de la réalisation de ce mémoire. Merci à tous et à toutes. DEDICACE  À la plus belle créature que Dieu a créé sur terre,,, À cet source de tendresse, de patience et de générosité,,, À mes parents  À tous mes frères et sœurs, ainsi que leurs enfants  À tous mes beaux-frères et belles-sœurs, ainsi que leurs enfants  À toute ma famille « Houili »  A mon binôme « cheima zroug »  À tous mes amis et collègues  À tous les étudiants de la promotion 2019/2020 Rabiaa houili DEDICACE  À la plus belle créature que Dieu a créée sur terre,,, À cet source de tendresse, de patience et de générosité,,, À mes parents  À tous mes frères et sœurs, ainsi que leurs enfants  À toute ma famille « Zroug et Rahmani »  A mon binôme « Rabiaa houili »   À tous mes amis et collègues  À tous les étudiants de la promotion 2019/2020  À qui, par un mot, m’ont donné la force de continuer... mon mari « Fateh » Cheima zroug Sommaire SOMMAIRE DEDICACES…………………………………………………………………. i REMERCIEMENTS……………………………………………………….. iii RESUMÉ……………………………………………………………………. iv SOMMAIRE…………………………………………………………………… vi INTRODUCTION GENERALE 1 CHAPITRE I MODELISATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE I.1. INTRODUCTION… 3 I.2. DESCRIPTION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA MACHINE ASYNCHRONE TRIPHASEE A CAGE 3 I.2.1 Description…………………………………………………………….…… 3 I.2.2 Composition de la machine asynchrone……………………………..……… 4 I.2.2.1 Stator……………………………………………………………………….... 4 I.2.2.2 Le rotor (moteur asynchrone)…………………………………………….... 5 I.3. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT…………………………….……… 6 I.4. MODELISATION DE LA MACHINE ASYNCHRONE ………………… 7 I.4.1. Présentation de la machine …………………………………….. 7 I.4.2. Hypothèses simplificatrices……………………………………… 7 I.4.3. Modèle dynamique de la machine asynchrone………………….. 7 I.4.4. Équations générales de la machine asynchrone triphasée……….. 8 I.4.4.1. Équations électriques………………………………………….. 8 I.4.4.2.Equations magnétiques ……………………………………… 9 I.4.4.3. Equations mécaniques……………………………………… 11 I.4.5. Equation de la machine biphasée équivalente……………………. 11 I.4.5.1. Transformation de Park…………………………………… 11 I.4.5.2. Equations électriques et magnétiques………………………… 13 I.4.5.3. Equation mécanique…………………………………………. 14 I.5. CHOIX DE REFERENTIEL………………………………………………. 15 I.6. MODELE BIPHASEE DE LA MACHINE ASYNCHRONE…………….. 15 I.6.1.Modèle de Concordia de la machine asynchrone…………… 16 I.6.2. modèle de Park de la machine asynchrone…………………… 18 I.7.SIMULATION DU MODELE DE LA MACHINE ASYNCHRONE 18 Sommaire I.7.1. Résultats de simulation…………………………………………. 19 I.8. CONCLUSION……………………………………………………………….. 13 CHAPITRE II MODELISATION ET STRATEGIES DE COMMANDE D'UN ONDULEUR DE TENSION TRIPHASE II.1. INTRODUCTION……………………………………………………….… 25 II.2. DESCRIPTION DU CONVERTISSEUR STATIQUE………………..…… 26 II.3. STRUCTURE DE L’ONDULEUR………………………………………… 27 II.4. MODELISATION DE L’ONDULEUR DE TENSION……………..…… 27 II.4.1 Hypothèses simplificatrices……………………………………………………………….. 28 II.4.2 Détermination des tensions de sortie de l’onduleur……………….…… 28 II.5. La Modulation de largeur d’impulsion……………………………………… 30 II.5.1. Modulation MLI Sinusoïdale (SPWM) : Triangulo-sinusoidale 30 II.5.2. Les Paramètres De Performance …………………………….. 31 II.5.2.Technique MLI pré-calculée 33 II.5.2.1. MLI pré-calculée à cinq angles ………………… 35 II.5.2.2. La méthode de Newton-Raphson………………..……… 36 II.5.3.Technique MLI aléatoire……………………………………….. 36 II.5.3.1. Configurations de la MLI aléatoire………………………… 37 II.6. ASSOCIATION MACHINE ASYNCHRONE-ONDULEUR……… 38 II.7. RESULTATS DE LA SIMULATION…………………………….. 39 II.7.1. Simulation mli sinus-triangle…………………………..….. 39 II.7.2. Simulation MLI pré-calculée à cinq angles……………….. 45 II.8. BILAN COMPARATIF……………………………………………………. 50 II.10. CONCLUSION………………………………………………… 50 Chapitre III COMMANDE VECTORIELLE D’UNE MACHINE ASYNCHRONE III.1. INTRODUCTION… 51 III.2. INTERET ET PRINCIPE DE LA COMMANDE VECTORIELLE… 52 III.3. COMMANDE VECTORIELLE INDIRECTE DU MOTEUR ASYNCHRONE 56 III.3.1. Découplage vectoriel en tension…………………… 57 III.3.2. Problème posé par le découplage…………………… 58 Sommaire III.4. SCHEMA DE PRINCIPE DE LA COMMANDE VECTORIELLE INDIRECTE (IDFOC) 59 III.5. CONCEPTION DES REGULATEURS……………………… 59 III.5.1.Régulateur de Vitesse………………………………….. 60 III.5.2.Régulateur boucle interne du courant Ids ……………………………… 61 III.5.3.Réglage de la boucle interne du courant iqs ………………… 62 III.5.4.Bloc de défluxage……………………………….. 63 III.6. RESULTATS DE SIMULATION……………… 64 III.6.1. Simulation avec la commande MLI sinus-triangle de l'onduleur 64 III.6.2. Simulation avec la commande MLI pré-calculé de l'onduleur.. 68 III.7. CONCLUSION ……………………………… 70 CONCLUSION GENERALE 72 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE 74 ANNEXE A ANNEXE B ANNEXE C Table des figures Table des figures Figure I.1:Organisation de la machine asynchrone 4 Figure I.2 : Stator de la machine asynchrone 4 Figure I.3 : Construction d’un rotor bobiné 5 Figure I.4 : Machine asynchrone à cage d’écureuil 5 Figure I.5 : Présentation des axes statoriques et rotoriques 8 Figure I.6 : Représentation des axes triphasés réels et les axes biphasés de la MAS 12 Figure I.7 : Structure diphasée de la machine asynchrone dans le repère d-q 16 Figure I.8 : Schéma block de simulation de la machine asynchrone sous Matlab Simulink 19 Figure I.9 : Résultats de simulation de la MAS à vide 21 Figure I.10 : uploads/Science et Technologie/brahmi88mli-calculee-onduleur.pdf