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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: MEKKI Nassim et GOUASMIA Mohammed Intitulé Soutenu devant le jury composé de: Mr MAYOUF Messoud Université Mohamed Boudiaf - M’sila Président Dr KHODJA Djalaleddine Université Mohamed Boudiaf - M’sila Rapporteur Mr AIB Abdelghani Université Mohamed Boudiaf - M’sila Examinateur Année universitaire : 2016/ 2017 DOMAINE :SCIENCES ET TECHNOLOGIE FILIERE : GENIE ELECTRIQUE OPTION : COMMMANDE DES SYSTEMES ELECTRIQUES FACULTE DE SCIENCES ET TECHNOLOGIES DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE N° : CSE-260 Commande en vitesse et en position d'une MSAP A mes Frères mes Sœurs et mes Proches A tous ceux qui m Et à ceux qui partage de bons souvenirs Je dédie ce travail A ma Mère et mon Père A ma Famille A mes Frères mes Sœurs et mes Proches A tous ceux qui m’ont nourri de leur savoir Et à ceux qui partage de bons souvenirs MEKKI Nassim A mes Frères mes Sœurs et mes Proches ont nourri de leur savoir Et à ceux qui partage de bons souvenirs MEKKI Nassim A mes frères et ma sœur. A toute ma famille. A tous mes amis. A tous qui se donnent à fond à la recherche Je dédie ce travail A mes très chers parents A mes frères et ma sœur. A toute ma famille. A tous mes amis. A tous qui se donnent à fond à la recherche GOUASMIA Mohammed A tous qui se donnent à fond à la recherche scientifique. GOUASMIA Mohammed El hamdou li ALLAH !!! Enfin !!! ( ^_^ ) Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au département électrique de l’université Mohamed Boudiaf Nous remercions Dieu le tout santé, et la patience durant toutes ces années, nous venions Nous remercions sincèrement leurs aides, sa gentillesse, ses encouragements et ses conseils pendant la période de la réalisation de ce travail. Nous remercions éga l'honneur Nous remercions tous les enseignants du département génie électrique. A cette occasion, Nous remercions également soutenus de prés ou de loin durant ces dernières années. El hamdou li ALLAH !!! Enfin !!! ( ^_^ ) Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au département électrique de l’université Mohamed Boudiaf - M’sila. Dieu le tout puissant de nous avoir donné la et la patience durant toutes ces années, pour accomplir ce travail nous venions aujourd’hui pour la présentation Nous remercions sincèrement Monsieur : Dr. KHODJA Djalal sa gentillesse, ses encouragements et ses conseils pendant la période de la réalisation de ce travail. lement tous les membres du jury qui l'honneur en acceptant d'examiner ce travail. tous les enseignants du département génie électrique. Nous remercions également toux ceux qui nous ont de prés ou de loin durant ces dernières années. Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au département de génie M’sila. puissant de nous avoir donné la volonté, la pour accomplir ce travail que présentation. Dr. KHODJA Djalal Eddine pour sa gentillesse, ses encouragements et ses conseils précieux pendant la période de la réalisation de ce travail. qui nous ont fait d'examiner ce travail. tous les enseignants du département génie électrique. toux ceux qui nous ont de prés ou de loin durant ces dernières années. Table des matières Table des matières Dédicace Remerciement Table des matières Liste des Figures Notations et symboles Introduction générale ................................................................................................................................ 1 Chapitre I: Modélisation du moteur synchrone à aimants permanents I.1. Introduction ........................................................................................................................................ 3 I.2. Présentation de la machine synchrone à aimant permanent (MSAP) ............................................... 3 I.2.1. Le Stator ............................................................................................................................... 4 I.2.2. Le Rotor ................................................................................................................................ 4 I.2.3. Les différents types de la MSAP ........................................................................................... 6 I.3. Principe de fonctionnement de la MSAP............................................................................................ 6 I.3.1. Avantages de la MSAP ....................................................................................................... 7 I.3.2. Inconvénients de la MSAP ................................................................................................... 7 I.3.3. Les domaines d’application de MSAP ................................................................................. 7 I.4. Modélisation de la Machine Synchrone à Aimant Permanent (MSAP) ............................................. 8 I.4.1. Mise en équation de la machine synchrone ........................................................................... 8 I.4.2. Transformation de PARK ................................................................................................... 10 I.4.3. Modélisation d’une MSAP dans le plan de Park ................................................................. 11 I.4.3.1. Equations électriques ............................................................................................ 11 I.4.3.2. Equations électromagnétiques .............................................................................. 11 I.4.3.3. Le circuit équivalant du MSAP dans le système d'axe d-q .................................... 12 I.4.3.4. Equations mécaniques .......................................................................................... 13 I.5. Équations d’état de la MSAP ............................................................................................................ 13 I.6. Schéma bloc de simulation .............................................................................................................. 14 I.6.1. Résultats de simulation ....................................................................................................... 15 I.7. Conclusion ........................................................................................................................................ 17 Table des matières Chapitre II : L’association Onduleur - MSAP II.1. Introduction ..................................................................................................................................... 18 II.2 Modélisation de l’association MSAP-Onduleur de tension ............................................................. 18 II.2.1 Définition de l’onduleur ...................................................................................................... 18 II.2.2 Modélisation de l’onduleur de tension ................................................................................ 19 II.2.3 Principe de la stratégie de Commande de l’onduleur de tension à MLI naturelle (sinus- triangle) ................................................................................................................................................... 20 II.3 Simulation de l'association onduleur-machine synchrone a aimants permanents ............................ 22 II.3.1 Résultats de simulation ........................................................................................................ 23 II.4. commande vectorielle de la MSAP ................................................................................................. 24 II.4.1 Principe de commande vectorielle ...................................................................................... 24 II.5. Description du système global ........................................................................................................ 25 II.6. Découplage ...................................................................................................................................... 26 II.7. Calcul de régulateur de vitesse ........................................................................................................ 27 II.8. Conclusion ....................................................................................................................................... 28 Chapitre III : Commande par Mode glissant de la MSAP III.1. Introduction .................................................................................................................................... 29 III.2. Théorie de la commande par mode de glissement ......................................................................... 29 III.2.1. Les modes de la trajectoire dans le plan de phase.......................................................... 30 III.2.2. Principe de la commande par mode de glissement ........................................................ 31 III.3. Conception de la commande par mode de glissement ................................................................... 31 III.3.1. Choix de la surface de glissement .................................................................................... 31 III.3.2. Condition d'existence et de convergence ........................................................................ 32 III.3.2.1. Fonction directe de commutation ..................................................................... 32 III.3.2.2. Fonction de Lyapunov ..................................................................................... 32 III.3.3 Détermination de la loi de commande .............................................................................. 33 III.3.4 Avantage et inconvénients de la commande par mode glissant ........................................ 34 III.4. Application de la commande par mode de glissement à la MSAP ................................................ 35 III.4.1. L’asservissement de vitesse ............................................................................................. 36 III.4.2. L’asservissement de la position ....................................................................................... 39 III.5. Résultats de simulation .................................................................................................................. 40 Table des matières III.5.1. Résultats de simulation pour l'asservissement de la vitesse............................................. 40 III.5.2. Résultats de simulation pour l'asservissement de la position........................................... 41 III.6. Conclusion ..................................................................................................................................... 42 Conclusion générale ................................................................................................................................ 43 Annexe .................................................................................................................................................... 44 Référence bibliographique ...................................................................................................................... 45 Résumé Liste des Figures Chapitre I Figure I.1 Représentation de la machine synchrone à aimants permanents .............................................. 3 Figure I.2 Formes simplifiées de la machine synchrone à inducteur bobiné ............................................ 4 Figure I.3 Différents types de rotors d’une MSAP ................................................................................... 5 Figure I.4 Principe de fonctionnement du MSAP ..................................................................................... 7 Figure I.5 Schéma de la MSAP ................................................................................................................. 8 Figure I.6 Schéma de la MSAP dans le repère abc ................................................................................... 9 Figure I.7 Schéma de la machine synchrone dans le référentiel (d,q) .................................................... 10 Figure I.8 Le circuit équivalant du MSAP dans le système d'axe d-q .................................................... 12 Figure I.9 Bloc diagramme de la MSAP dans le référentiel d-q ............................................................. 14 Figure I.10 Schéma de simulation de la MSAP alimentée en tension .................................................... 15 Figure I.11 Résultats de Simulation du démarrage à vide ...................................................................... 16 Figure I.12 Résultats de Simulation lors du démarrage avec l’application de couple au régime permanent ................................................................................................................................................ 16 Chapitre II Figure II.1 Onduleur triphasé en pont associé à la machine .................................................................. 19 Figure II.2 Génération des Signaux de commande de l'onduleur MLI .................................................. 21 Figure II.3 Génération d'une MLI naturelle pour un signal de la porteuse de 1 kHz (a) et de 2 kHz (b) ......................................................................................................................................... 21 Figure II.4 Schéma de simulation de l'association onduleur-MSAP ....................................................... 22 Figure II.5 Résultats de Simulation du démarrage à vide ...................................................................... 23 Figure II.6 Résultats de Simulation lors du démarrage avec l’application de couple au régime permanent ................................................................................................................................................ 24 Figure II.7 Schéma global de la commande vectorielle de la MSAP ..................................................... 26 Figure II.8 Description de la compensation. ........................................................................................... 27 Figure II.9 Schéma fonctionnel de régulation de la vitesse .................................................................... 27 Chapitre III Figure III.1 Les modes de trajectoire dans le plan de phase ................................................................... 30 Figure III.2 Représentation de la fonction « sign » ................................................................................ 34 Figure III.3 Illustration du phénomène de broutement ........................................................................... 35 Figure III.4 Structure de commande de la vitesse pour la MSAP .......................................................... 36 Figure III.5 Schéma global du réglage de la position par mode de glissement d’une MSAP ................ 40 Figure III.6 Réponses de la MSAP par mode de glissement en charge de la vitesse ………….. .......... 40 Figure III.7 Réponses de la MSAP par mode de glissement en charge de la position. .......................... 41 Notions et symboles MCC Moteur à courant continu MSAP Moteur synchrone à aimants permanents d, q Composantes de Park (lié au rotor) directe et quadrature f.m.m Force magnétomotrice CSV Commande à structure variable MLI Modulation de largeur d'impulsion t Temps [s] Vs Tension instantanés des phases statoriques [V] is Courant instantanés des phases statoriques [A] Ia, Ib, Ic Courants des phases statoriques [A] Va, Vb, Vc Tensions des phases statoriques [V] La, Lb, Lc Inductances propres des phases a,b,c , respectivement, [H] Mab, Mac, Mbc Mutuelle inductance entre phases ( a et b ), ( a et c ), ( b et c ), respectivement uploads/Science et Technologie/commande-en-vitesse-et-en-position-d-x27-une-msap-intitule.pdf