UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES DE LINGENIEUR DEPARTEMENT DLECTROTECHNIQUEMmoire Pour lobtention du diplme de MASTER EN LECTROTECHNIQUE Option : Commande des Systmes Electriques

Intitul:

COMMANDE PAR MODE GLISSANT DE LA MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS Prsent par : PERMANENTSMr : ATTOU Amine Dirig par : Dr : Ahmed Massoum27 juin 2011

Mthode de dcouplage

commande vectorielle flux orient

Mthode de rglage

Contrle par rgulateur classique

Vref

Rgulateur Rgulateur Rglage classique Robuste

Dcouplage FOC

Convertisseur Onduleur statique

DC-AC MLI

Actionneur MSAP

Mesure lectrique Mesure mcanique

31

Plan de travail01 02 03 04 Gnralits sur la machine synchrone aimants permanents (MSAP) Modlisation de Lensemble : OnduleurMSAP La commande vectorielle de la MSAP La commande par mode glissant de la MSAP

Conclusion

INTRODUCTION

Le dveloppement en parallle de :

l'lectronique de puissance

les aimants permanents

Majeur avantage : absence contacts glissants

augmentation de la vitesse

la fiabilit la robustesse de lactionneur.

53

Gnralits sur la machine synchrone aimants permanents (MSAP)

Les Diffrents types de machines synchrones aimants permanents

aimantation radial

1/ Rotor sans pices polaires La structure de rotor 2/ Rotor avec pices polairesaimantation tangentielle aimantation tangentielle aimantation radial

74

1/Rotor sans pices polairesa-Aimantation radial b-Aimantation tangentielle

85

2/Rotor avec pices polairesa-Aimantation tangentielle b-Aimantation radial

96

Modlisation de Lensemble : OnduleurMSAP

Aprs stre bas sur les hypothses simplificatrices, le modle mathmatique de la MSAP est prsent par la figure suivante: Modle abca d

Modle de park

iav a

v b

parkc

ibb q

sf

v c

ic

d[ s ] [ vs ] = [ Rs ][ is ] + dt [ s ] = [ Ls ][is ] + [ sf ]

1 2

park

3

.

4

117

Equation lectromagntique

1Equation mcanique

2

128

Modlisation de londuleur triphas en tension

E/ 2 0

K 1

K 2

K 3

Les systmes dquationspeut scrire sous la forme E/

K 1 S a M LI S b M LI

K 2 S c M LI

K 3

V a V V N b c N N

matricielle:

2

Schma quivalent de londuleur MLI

Porte u use u a u b c

1

139

Schma de Simulation Le modle de la MSAP alimente par onduleur de tension MLI est illustr par la figure ci dessous:

Association onduleur (MLI-ST)-MSAP

1410

Rsultats de Simulationdiminution de vitesse4 0

1 0 0 8 0

Couple rsistante Cr = 2 Nml v s Was at s r( d) iee r /

3 5 3 0 2 5 2 0

co ra t sta riq e(A u n to u )

6 0 4 0 2 05 1 5 1 0

couplage des courants

Id Iq0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 te p m s(s) 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8

0 0

0

0 . 2

0 . 4 t ms ep ) s (

0 . 6

0 . 8

1 6 1 4 1 2 1 0 8 6 4 2 0 0 0 . 2 0 . 4 tms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 c p toaeuc ( m ol l c m t ee N u r g i e nq m )

Dveloppement de couple

comportement de lensemble onduleur -MSAP avec application de la charge Cr = 2 Nm entre [0.3 0.5](s)

.

11

Commande vectorielle de la MSAP

Principe :

maintenir le courant direct Id gal a zro.

rgulier la vitesse par le courant Iq .rIs = Iq I s 0 V q V d I d f = 0 d

q

Id = 0 I s = Iq

a

Principe de la commande vectorielle

vd = p r Lq I q dI v q = Rs I q + Lq q + p r f dt

et

C = p f Iq em d r + f. r Cem - Cr = J dt

1

21712

Vd = ( Rs + s Ld ) I d Ld Iq Vq = ( Rs + s Lq ) I q + (Ld Id + f )

1

Pour rsoudre le problme de couplage entre les axes on utilise la mthode de compensation .

Ce dcouplage est bas par lintroduction de termes compensatoires ed et eq

Vd = Vd 1 ed Vq = Vq1 + eqAvec :

2

Vd1 = ( Rs + s . Ld ) I d Vq1 = ( Rs + s . Lq ) I q Variables de commande

3.

ed = Ld I q e q = . (L d I d + f ) Termes de compensation

41813

Le principe de dcouplage par compensation est illustr par la figure suivante:compensation

compensation structure gnrale: (machine-dcouplage par compensation).

1914

Schma de Simulation

Le schma bloc de simulation de la commande vectorielle de la MSAP est illustr par la figure suivante :

Schma globale de simulation de la commande vectorielle avec rglage classique (PI).

2015

Rsultats de SimulationRapidit de rejet10 5 10 0 5 0 0 -0 5 -0 2 -0 10 -5 10 ves d r fec w( a/s it se e r ne r r d ) -0 3 -0 4 0 0 .2 0 .4 t m() eps s 0 .6 0 .8 0 0 . 2 0 . 4 tm ) es p ( s 0 . 6 0 . 8 ves m aiqe it se n u c r eew(a/s ll r r d )

Dcouplage Id = 04 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 I() d A I() q A

Contrle du couple

4 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 -0 2 -0 3 -0 4 0 0 . 2 0 . 4 tms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 I( ) s A

4 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 -0 2 -0 3 -0 4 0 0 . 2 0 . 4 t ms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 c pcoa euC ( m o l l t m t ee N uer g i nq m )

Rsultats de simulation de la commande vectorielle du MSAP avec rglage classique (PI) Cr = 8 Nm , = - 100 rad/s t= 0.6 s

.

2116

La commande robuste par mode glissant

La commande par mode glissant insensible aux :

perturbations internes perturbations externes Variations paramtriques

conception de la commande par mode glissant :1- Le choix de la surface 2- La condition de convergence

3- La dtermination de la loi de commande

2317

1/-Choix de la surface de glissement

2/-La condition de convergence

3/-La loi de commande

e( x ) = yref ym

S ( x)S ( x) < 0 Un = k .sign( s )

3

S ( x) = ( + x ) r 1 yref y t

1

2

Ueq Un

+

U

ym

Unyrefe(x )(

ymRMG

+ x ) r 1 t

S ( x) S ( x)

systm e

Fonction sat

2418

Schma de Simulation

Le schma bloc de simulation de la commande par mode glissant de la MSAP est illustr par la figure suivante :

Schma globale de simulation de la commande par mode glissant de la MSAP

2525

Rsultats de Simulationerreur statique nul150 100 50 0 -50 -100 -150120 100 80 60 40 20 0 -20 0 0.005 0.01 0.015 0.02

Dcouplage Id = 0

40

vitesse mcanique relle wr (rad/s)

30 20 10

Iq(A)

Zoomvitesse de rfrence wr (rad/s)

Id(A)

0 -10 -20 -30 -40

0

0.1

0.2

0.3 temps(s)

0.4

0.5

0

0.1

0.2

0.3 tem ps(s)

0.4

0.5

0.6

Proportionnalit du couple Chattering

408 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 0 0 .1 0 .2 0 .3 te p (s ms ) 0 .4 0 .5 0 .6 co p re is n (N ) u le s ta te m

30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 0

couple lctrom agnetique Ce (Nm)

0.1

0.2

0.3 tem ps(s)

0.4

0.5

0.6

Rponse de la MSAP avec rgulation par mode glissant sans variation paramtrique

2619

Test de robustessePour mettre en vidence limportance de la technique de commande par mode glissant, on va effectuer des tests de robustesse de notre machine.

La rsistance statorique

Wr (Rs) Wr (3*Rs) Vitesse de rfrence Wr (5*Rs)

comportement dynamique de la MSAP avec changement de rsistance statorique

moment dinertie J-40 10 0 -50 -605 0 -70 0 -80 -5 -90 0 -100 0 -1 0-1 0 5 0 10 5

Zoomv es d r re c W d ) it s e e f n e r(ra /s W 3J) r( * W 2J) r( * W J) r(

Wr rfrence Wr (j) Wr (2*j) Wr (3*j)

0.015s

0.015s

0.015s

.1 0.3 0

0 .2

.3 0.3150 te p ( ) mss

0 .4

.5 0.33 0

0.345

comportement dynamique de la MSAP avec changement de moment dinertie J.

Temps(s)

2720

kk

conclusion

La caractristique essentielle de cette technique : la simplicit de mise en uvre la capacit de robustesse.

Nanmoins cette robustesse reste limite par :

leffet de chattering

2821

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