ETUDE COMPARATIVE ENTRE LA COMMANDE VECTORIELLE A FLUX ORIENTE ET LA COMMANDE DIRECTE DU COUPLE DE LA MACHINE ASYNCHRONE

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  • 8/10/2019 ETUDE COMPARATIVE ENTRE LA COMMANDE VECTORIELLE A FLUX ORIENTE ET LA COMMANDE DIRECTE DU COUPL

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    U.P.B. Sci. Bull., Series C, Vol. 69, No. 2, 2007 ISSN 1454-234x

    ETUDE COMPARATIVE ENTRE LA COMMANDEVECTORIELLE A FLUX ORIENTE ET LA COMMANDEDIRECTE DU COUPLE DE LA MACHINE ASYNCHRONE

    Lamia YOUB1, A. CRCIUNESCU

    2

    n articol se prezint un studiu comparativ ale celor mai performantestrategii de comand n acionrile electrice cu motoare asincrone: comanda cuorientare dup cmp i comanda direct a cuplului. Comparaia are la bazmaimulte criterii care includ att caracteristicile statice ct i cele dinamice.Ondulaiile de curent i de cuplu sunt evaluate i comparate pentru diverse valori

    ale vitezei i ale sarcinii. n regim tranzitoriu se evalueaz vitezele de rspuns nlipsa suprareglajului. n cazul DTC studiul se efectueazpentru aceleai valori alefrecvenei de comutaie, n prezena buclei de comanda vitezei. Comparaiile suntfcute pentru regimul nominal de funcionare al mainii asincrone.

    This paper presents a comparative study of the most powerful controlstrategies for induction motor drives: field-oriented control (FOC) and direct torquecontrol (DTC). The comparison is based on various criteria including basic controlcharacteristics, and dynamic performance. The ripples of the current and the torqueare evaluated and compared for various speed values and load. In transient state,the awaited goal is to evaluate the method which gives the best dynamic response(speed without going beyond). The study is made for the same frequency ofcommutation, tacking into account the presence of speed control in the case of DTC.The comparisons are made for rated values of asynchronous machine.

    Dans cet article, nous allons procder une comparaison entre lesperformances des deux techniques de commande : la commande directe du couple etla commande flux orient en rgimes dynamiques et statiques. En rgimepermanent, et pour des grandeurs de rfrences, les ondulations du courant et ducouple seront values et compares pour diffrentes valeurs de la vitesse et de lacharge. En rgime transitoire, le but attendu est dvaluer la mthode qui donne lameilleure rponse dynamique (rapidit sans dpassement). Cette tude est faite pourdes critres imposs, c'est--dire pour une mme frquence de commutation, mmecapteur de vitesse, donc la commande directe du couple est en boucle de vitesseferme. La charge et la vitesse sont valeurs nominales.

    Mots cls : Machine asynchrone, Commande flux orient, Commande directe

    du couple.

    1 Phd Student., Dept. of Electrical Engineering, University POLITEHNICA of Bucharest,

    Romania, e-mail: [email protected], Prof., Dept. of Electrical Engineering, University POLITEHNICA of Bucharest, Romania,

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    Lamia Youb, A. Crciunescu114

    1. Introduction

    La commande vectorielle a t introduite il y a longtemps, certainespolmiques donnent la paternit de cette thorie Blondel. Les premiers

    dveloppements thoriques de la mthode du flux orient ont t raliss au dbut

    des annes 70 par Blaschke et ses applications effectives ont vu le jour grce

    Lonard dix ans plus tard, [1]. Cependant, elle n'a pas pu tre implante et utilise

    rellement qu'avec les avancs en micro-lectronique. En effet, elle ncessite des

    calculs de transform de Park, valuation de fonctions trigonomtriques, des

    intgrations, des rgulations, ce qui ne pouvait pas se faire en pure dmarche

    analogique. Par ailleurs la commande vectorielle, a pour objectif dgaler les

    performances quoffre la commande dune machine courant continu excitation

    spare o il y a un dcouplage naturel entre la grandeur commandant le flux et

    celle commandant le couple.

    Les mthodes de contrle direct du couple DTC (direct torque control) des

    machines asynchrones sont inities dans la deuxime moiti des annes 1980 par

    Takahashi et Depenbrock comme concurrentielles des mthodes classiques,

    bases sur une alimentation par modulation de largeur d'impulsions (MLI) et sur

    un dcouplage du flux et du couple moteur par orientation du champ magntique.

    Par opposition, ces deux stratgies de commande (commande vectorielle flux

    orient et la commande directe du couple) ont le mme objectif que les machines

    courant continu excitation spars o le courant et le flux sont naturellement

    dcoupls et peuvent tre commands indpendamment. La comparaison de ces

    deux techniques de contrle est base sur des divers critres comprenant les

    performances statiques et dynamiques de la caractristique de contrle de base.

    Ltude est faite par simulation en utilisant le Matlab/Simulink.

    2. Principe de la commande par orientation du flux rotorique

    Le principe de la commande vectorielle cest d'arriver commander la

    machine asynchrone comme une machine courant continu, excitation

    indpendante, o il y a un dcouplage naturel entre la grandeur commandant le

    flux et celle commandant le courant. Reprenons lexpression du couple

    lectromagntique en fonction du courant statorique et le flux rotorique:

    ( )em rd sq rq sd r

    Mp i i

    L =

    Notre objectif cest dorienter le flux, donc on souhaite quil nait quunecomposante suivant laxe "d" par exemple, il faut alors annuler la composante du

    flux rq suivant laxe "q" .Cest bien le rle de la commande par flux orient, le

    couple lectromagntique se rduit :

    (1)

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 115

    em rd sq

    r

    Mp i

    L

    =

    Daprs lexpression (2), la stratgie consiste contrler de faon

    indpendante le flux et le courant statorique pour imposer le couple.On a alors

    deux variables d'action comme dans le cas d'une machine courant continu.

    Dans cette condition nous avons : rd=et rq=0. Seules les grandeursstatoriques sont accessibles, les grandeurs rotoriques, ne le sont pas, il faut donc

    pouvoir les estimer partir des grandeurs statoriques. Par consquent le modle

    du moteur induction, tabli dans le domaine du flux rotorique orient, est alors

    donn comme il suit:

    sd s sd sd s sq

    dV R i

    dt = +

    sq s sq sq s sd

    dV R i

    dt = + +

    dt

    diR rrdr

    +=0

    rrrqriR += 0

    En tenant compte de la condition: rd= et rq=0, la position du flux serainstantanment donn par s qui est la position instantane (Figure. 1) du

    rfrentiel (d,q)par rapport au rfrentiel (,), [1]. Elle est dtermine par :

    dtt

    ss = 0 (7)Avec:

    rs p += (8)

    Fig.1Flux rotorique orient sur laxe d

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    (2)

    s

    s

    s

    d

    q

    r

    Is

    Isd

    Isq

    rs

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    Lamia Youb, A. Crciunescu116

    De ce fait, le flux rd peut tre estim ( ) partir du courant statorique

    mesur sdi .La grandeur r

    ~ reprsente la valeur de la vitesse relative estime. Elle peut

    tre dtermine partir de lquation (2) d'o il dcoule:

    sdr

    rd isT

    M

    +=

    1

    sq

    rdr

    r iT

    M

    =

    En bref, l'importance de la position du flux rotorique peut tre value

    partir de l'quation (4), qui constitue les observateurs simples ; elles fonctionnent

    naturellement dans la boucle ouverte (estimateurs). D'une part, l'inconvnient

    d'estimer indirectement le flux rotorique cest la variation par rapport latemprature de la rsistance, aussi bien que l'influence magntique de la saturation

    en mode transitoire. Il apparat ds le dbut, cette n'importe quelle erreur relative

    sur la valeur de la constante de temps rotorique Trqui est rflchie directement sur

    les valeurs estimes.

    3. Description de la commande vectorielle indirect et directe

    La commande vectorielle flux rotorique orient, est dite directe ou

    indirecte selon la mthode destimation du vecteur flux rotorique.

    3.1 Commande indirecte

    Dans cette mthode, le flux nest ni mesur, ni reconstruit. Son orientation

    est ralise par la position dduite par intgration de la pulsation dauto pilotage,

    en se rfrant la deuxime quation du systme (3), [1].

    En revanche, linconvnient de lestimation indirecte du flux, cest que sa

    prcision est affecte par la variation de la rsistance rotorique due la variation

    de la temprature, ainsi qu la saturation dans le rgime transitoire. Il apparat

    demble, que toute erreur relative sur la valeur de la constante de temps rotorique

    Trse rpercute directement sur les grandeurs estimes, [4]. Dans ce qui suit, on se

    limite ltude de la commande vectorielle indirecte et directe.

    Sur le schma de la Figure 2, il sagit tout dabord dexposer les

    mcanismes de la commande vectorielle flux rotorique orient, associe la

    machine asynchrone pour une alimentation en courant, issue des principesprcdemment voqus.

    On retrouve, tout dabord, le bloc de transformation (modulation), qui

    permet le passage des rfrentiels (,) (d, q) aprs une rotation s.

    (9)

    (10)

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 117

    Ensuite, un sommateur algbrique qui ralise la loi dautopilotage et le

    processus dorientation sur laxe d est donn par lintgration de la pulsationstatorique s ainsi obtenue donne langle s, [5].

    saI Onduleur

    MLI

    Commande

    rapproche

    MAS

    Transformation

    (,) (a,b,c)

    2/3

    Rot (s)

    (d,q) (

    ,

    )

    p

    s

    s

    rTr 2

    1

    sdI

    sqI

    rfsdsr

    *

    IKM

    1 Rgulateurde vitesse

    Ce+-

    ++2

    1

    ++

    +

    --

    -

    saI sbI scI

    sbI

    scI

    sI sI

    Comparateur

    hystrsis

    rfrence

    saI

    Fig.2Schma de principe de la commande pour une alimentation en courant (fluxorient non contrl)

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    Lamia Youb, A. Crciunescu118

    3.2 Commande directe

    La commande vectorielle directe ncessite une bonne connaissance du

    module du flux et de sa phase, [3]. Le vecteur flux est mesur directement par des

    capteurs (rarement), dont la ralisation pratique est dlicate (prcision mdiocre,

    filtrage du signal mesur, cot lev, ). Ces capteurs sont donc proscrits et on a

    recours des techniques destimations ou dobservations du flux partir des

    grandeurs mesurables (modle de la machine).

    Le schma de principe de la Figure 3 comprend un onduleur de tension

    rgul en courant:

    -

    soit par une rgulation linaire sur les trois courants de phase

    cibiai et, ou plutt sur les deux composantes diphases ii , ;

    -

    soit par une rgulation non linaire, du type par fourchette avec

    hystrsis et portant aussi soit sur les courants triphass, soit sur les courants

    diphass. Il convient de rappeler que les trois courants de phase cba iii ,, ne sontpas indpendants dans la mesure o leur composante homopolaire est nulle. Si la

    transformation du systme daxe fixes, lis au stator, , au systme daxes

    dq lis au flux rotorique, est parfait, le dcouplage entre le flux et le couple estgalement parfait et le flux ne subit aucune perturbation lors des variations du

    couple de charge de la machine. On peut ainsi dfinir deux chanes de rgulation

    dans les axes dq :

    -

    lune concernant le flux et le courant dans laxe .d -

    lautre concernant le couple et le courant dans laxe q .

    Le schma de la figure 3 donne le principe de cette commande. Dans ce

    schma de commande par orientation du flux rotorique, ce dernier peut tre

    rgul. Il faut alors estimer ou, plus rarement, mesurer sa valeur. La prcision et la

    robustesse (vis vis des variations de paramtres) de lestimateur de flux influent

    sensiblement sur les performances de cette mthode.

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 119

    Fig. 3Commande vectorielle directe dune machine alimente en

    courant avec rgulation du flux

    +

    MAS

    +=+

    = estrssdSr

    rd IT

    _.

    1

    1

    aI bI cI

    MLI

    Transformation

    dq

    Transformation

    dq

    i i

    srr

    pML

    PI

    qsi

    PI

    S1

    srr

    MT

    P

    r

    e

    m estrd_

    comrd_ +

    +

    ( )mesur

    aI cI

    dsi

    MAS

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    Lamia Youb, A. Crciunescu120

    4. La commande directe du couple de la MAS

    Le principe de base

    de la commande directe du couple repose surl'application d'une squence particulire de tension via un onduleur de tension,

    dont les ondes sont gnres travers des comparateurs hystrsis par lesquelles

    le flux et le couple sont pigs suivre des rfrences [3]..

    .

    .. sVBXAX +=

    ou:

    ,..

    =

    s

    is

    X

    =

    s

    siX

    +

    +

    =

    .1

    .

    1

    .

    1

    .

    1

    .

    jTT

    MM

    jMTL

    R

    A

    rr

    rr

    s

    =

    00

    .

    1

    ..

    1

    rrs LLLB

    =

    01

    10j ,

    s

    ss

    R

    LT = ,

    r

    rr

    R

    LT =

    Le flux et le couple d'induction sont donns par :

    ( )dtiRv ssss =

    sssse iipT = .

    Les valeurs estimes du flux et du couple sont compares leurs valeurs

    prescrites sref, Teref respectivement. Des tats de commutation sont choisisselon le slecteur de table de commutation, o STest le module de flux aprs le

    bloc d'hystrsis et Sest l'erreur de couple aprs le bloc d'hystrsis (Table I).

    (11)

    (12)

    (13)

    (14)

    (15)

    (16)

    (17)

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 121

    Table 1Table de commutation de la commande directe du couple

    Flux Couple 1 2 3 4 5 6

    S=1

    ST=1 V2 V3 V4 V5 V6 V1

    ST=0 V7 V0 V7 V0 V7 V0

    ST=-1 V6 V1 V2 V3 V4 V5

    S=-1

    ST=1 V3 V4 V5 V6 V1 V2

    ST=0 V0 V7 V0 V7 V0 V7

    ST=-1 V5 V6 V1 V2 V3 V4

    La commande directe du couple dune machine asynchrone est base sur ladtermination directe de la squence de commande, applique aux interrupteurs

    dun onduleur de tension. Ce choix est gnralement bas sur lutilisation des

    rgulateurs hystrsis dont la fonction est de contrler ltat du systme, savoir

    ici lamplitude du flux statorique et du couple lectromagntique. Ce type de

    stratgie se classe donc, dans la catgorie des commandes en amplitudes, par

    opposition aux lois de commande en dure, plus classiques et bases sur un

    rglage de la valeur moyenne du vecteur tension par la largeur dimpulsion (MLI).

    A lorigine, les commandes DTC taient fortement bases sur le sens physique

    et sur une approche relativement empirique de la variation des tats (couple, flux)

    sur un intervalle de temps trs court (intervalle entre deux commutations). Ce

    raisonnement sest depuis nettement affin et repose dsormais sur des

    fondements mathmatiques de plus en plus solide [3].

    Fig.4La structure du contrle direct du couple dune machine

    asynchrone

    em

    IP

    Table de

    commutationde la

    commande

    Estimateursde flux et de

    couple

    Vs

    sai

    sci

    s~

    *

    s

    0U

    em

    +

    Onduleur

    de tension

    sbi

    *

    s

    N

    -

    -

    -

    +

    +

    + em

    MAS

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    Lamia Youb, A. Crciunescu122

    5. Comparaison entre les performances statique et dynamique

    Dans ce paragraphe, nous allons procder une comparaison entre lesperformances des deux techniques de commande: la commande directe du couple

    et la commande flux orient en rgimes dynamiques et statiques. En rgime

    permanent, et pour des grandeurs de rfrences, les ondulations du courant et du

    couple seront values et compares pour diffrentes valeurs de la vitesse et de la

    charge. En rgime transitoire, le but attendu cest dvaluer la mthode qui donne

    la meilleure rponse dynamique (rapidit sans dpassement).

    5.1. Performance transitoire

    La comparaison en rgime transitoire concerne, dans notre cas, le temps

    d'tablissement du couple dans le cas d'une transition de charge et ce pour

    diffrentes valeurs de vitesse pour les deux cas: commande flux oriente directeet indirecte et la commande directe du couple. (voir table II, et III).

    Table 2Rponses du couple pour la commande vectorielle indirecte et la commande directe du

    couple

    Table 3Rponses du couple pour la commande vectorielle directe et la commande directe du couple

    Limplantation de la commande est ralise en utilisant le logiciel

    Matlab/Simulink.Deux cas sont raliser: la commande directe du couple et la

    commande vectorielle indirecte et directe. La validation est faite pour lacommande avec boucle de vitesse. Le but est de choisir la meilleure rponse qui

    nous donne une meilleure qualit dtablissement du couple dans les deux cas de

    contrles. Daprs les rsultats obtenus, les figures 5 (a-b-c) et figures 6 (a-b-c),on remarque que pour un temps (t=1s et Tl=20N.m) et pour diverses valeurs de

    Commande vectorielle

    indirecteCommande directe du couple

    100 rad/sec 1.4s 1.2s

    80rad/sec 1.3s 1.1s

    20 rad/sec 1.2s 1.6s

    Commande vectorielledirecte

    Commande directe ducouple

    100 rad/sec 1.5s 1.2s

    80rad/sec 1.77s 1.1s

    20 rad/sec 1.6s 1.6s

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 123

    vitesse (= 100, 80,20 rad/sec), le temps dtablissement du couple, dans le cas

    de la commande directe du couple, est beaucoup plus rapide par rapport la

    commande vectorielle indirecte et directe. Notre choix s'est port sur les rsultats

    de la commande directe du couple tant donn qu'elle fournit la meilleure rponse.

    (a) (a)

    (b)

    (c)(c)

    (b)

    Figure 5. Rponse du couple lectromagntique

    linstant t=1set TL=20 N.mpour plusieursvaleurs de vitesse pour la commande vectorielle

    indirecte et la commande directe du couple

    Figure 6. Rponse du couple lectromagntique

    linstant t=1set TL=20 N.mpour plusieursvaleurs de vitesse pour la commande vectorielle

    directe et la commande directe du couple

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    Lamia Youb, A. Crciunescu124

    Les rsultats sont groups dans le Tableau II, III respectivement. On

    constate que le temps d'tablissement du couple dans la commande directe du

    couple est infrieur celui donn par la commande vectorielle directe et indirecte.

    Ceci peut tre expliqu par la prsence des rgulateurs PI (commande flux

    orient) qui provoquent un retard dans la rponse du couple.

    5.2. Performance en rgime permanent

    Pour une comparaison raisonnable, les deux commandes doivent avoir la

    mme frquence de commutation de londuleur, chose qui est un peut difficile

    pour la commande directe du couple, puisque la frquence de londuleur dans

    cette technique est variable. Un moyen simple mais qui ne rsout pas vraiment ce

    problme, consiste moduler les largeurs de bandes des rgulateurs a hystrsis

    du couple et flux. La frquence de commutation de londuleur est fixe: pour le

    contrle a la commande vectorielle flux orient, elle est gale 5 kHz et pour la

    commande directe du couple, elle est presque gale 5 kHz. La charge et la

    vitesse sont prises gale respectivement 25 N.m et 157 rad/s. La comparaison est

    faite au niveau des pulsations des ondulations des courants statoriques par rapport

    la grandeur de rfrence. Les rsultats pour diffrentes valeurs de charge et de

    vitesse sont regroups dans les tableaux IV et V.Table 4

    Ondulations du courant statorique de la commande directe du couple et la commandevectorielle indirecte

    100 80 20

    Commande

    vectorielleindirecte

    Commande

    directe ducouple

    Commande

    vectorielleindirecte

    Commande

    directe ducouple

    Commande

    vectorielleindirecte

    Commande

    directe ducouple

    25 11.24 28.53 11.88 27.63 11.09 27.89

    12.25 10.04 10.66 9.93 10.86 9.86 10.65

    0 9.6 6.17 9.44 6.18 9.32 6.19

    Table 5Ondulations du courant statorique de la commande directe du couple et la commande

    vectorielle directe

    100 80 20

    Commande

    vectorielle

    directe

    Commande

    directe du

    couple

    Commande

    vectorielle

    directe

    Commande

    directe du

    couple

    Commande

    vectorielle

    directe

    Commande

    directe du

    couple

    25 15.5 28.53 15 27.63 11.09 16.5

    12.25 14.3 10.66 17.91 10.86 9.86 18.6055

    0 14.95 6.17 14.25 6.18 9.32 19.5

    TL

    (N.m)

    (rad/sec)

    TL

    (N.m)

    (rad/sec)

  • 8/10/2019 ETUDE COMPARATIVE ENTRE LA COMMANDE VECTORIELLE A FLUX ORIENTE ET LA COMMANDE DIRECTE DU COUPL

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 125

    Daprs les rsultats obtenus, voir les figures (7 et 8), on remarque que le

    taux dondulation du couple pour la commande vectorielle directe et indirecte, en

    l'occurrence le couple et le courant statorique, dans la commande directe du

    couple, diffre pour les diffrentes applications de la charge et de la vitesse, par

    exemple si on prend la figure 7 pour une vitesse de =100 (rad/sec), et TL=12.25(N.m), on peut dire que notre choix s'est port sur la commande directe du couple tant donn qu'elle fournit une lgre rduction sur le taux d'ondulation des deux

    grandeurs couple et courant statorique.

    Pour les rsultats obtenus dans les figures (9 et 10), pour une vitesse de

    =100 (rad/sec) et une charge TL=12.25 (N.m), on observe bien les performancesde la commande directe du couple particulirement au niveau du courant

    statorique et du couple lectromagntique, qui sont considrs comme un

    indicateur pour une meilleure prcision ltablissement des grandeurs.

    Les rsultats obtenus, en gnral, pour la commande vectorielle directe etindirecte et la commande directe du couple sont nettement plus proches les uns

    aux autres. On notera pourtant que la convergence est sensiblement plus rapide

    dans le cas de la commande directe du couple. On remarque aussi que les

    oscillations en couple, obtenu dans le cas de la commande vectorielle par

    orientation du flux rotorique sont sensiblement plus grandes par rapport au cas du

    contrle direct du couple.

    Figure.7. Couple lectromagntique et courantstatorique pour la commande vectorielle

    indirecte et la commande directe du couple

    pour une charge TL=12.25 (N.m) et vitesse=100 (rad/sec)

    Figure 8. Couple lectromagntique et courantstatorique pour la commande vectorielle directe

    et la commande directe du couple pour une

    charge TL=12.25 (N.m) et vitesse =100=100 (rad/sec)

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    Lamia Youb, A. Crciunescu126

    En effet, la DTC est une commande sans ou avec boucle de vitesse. La

    faisabilit de la commande directe du couple est montre par des rsultats de la

    simulation qui sont dj dmontres. Dans le mme ordre dide ces rsultats

    seront prsents en comparaison avec la commande vectorielle flux rotoriqueorient comme prcdemment. Les figures (5-10) montrent les rsultats de

    simulation obtenus par application dune charge de 20 N.m linstant t=1s. Dans

    cet ordre sont prsentes les rponses du couple et du courant statorique.

    Le tableau ci-dessous (table VI) rsume une tude comparative entre les

    schmas utiliss des performances de la commande directe du couple et la

    commande vectorielle flux rotorique orient directe et indirecte. Les rsultats

    obtenus sont regroups dans le tableau suivant:

    Figure 9. Couple lectromagntique et courant

    statorique pour la commande vectorielle

    indirecte et la commande directe du couplepour une charge TL=0 (N.m) et vitesse =100

    (rad/sec)

    Figure 10. Couple lectromagntique et courant

    statorique pour la commande vectorielle

    directe et la commande directe du couple pourune charge TL=0 (N.m) et vitesse =100

    (rad/sec)

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    Etude comparative entre la commande vectorielle flux orient et la commande 127

    Table 6

    Etude comparative entre les schmas de la commande vectorielle flux orient et lacommande directe du coupleCommande vectorielle a flux

    orient

    Commande directe du couple

    Variables commandes-Couple

    -Flux rotorique

    -Couple

    -Flux statorique

    Variables essentielles-Vitesse mcanique

    -Courant statorique

    -Tension statorique

    -Courant statorique

    Variables estimes-Frquence

    -Flux rotorique de position

    -Couple

    -flux statorique

    Rgulateurs-Trois courants statoriques

    Rgulateurs (hysteresis)

    -Rgulateurs de couple

    (hysteresis)-Rgulateurs du flux statorique

    (hysteresis)

    Contrle du couple

    -directement contrle par le

    courant statorique-Haute dynamique

    -Ondulations du couple

    -contrle directement

    -Haute dynamique-contrles les ondulations du

    couple

    Contrle du flux

    -Indirectement contrle par le

    courant statorique-dynamique lente

    -contrle directement-Dynamique rapide

    Complexit dimplmentation-Complexit leve

    - Complexit moyenne

    Rfrence d-q tournant d-q stationnaire

    6. Conclusion

    La commande directe du couple et la commande vectorielle flux orient

    sont les deux commandes les plus connues dans les commandes des machinesalternatifs et la comparaison est un peu dlicate. On peut noter les remarques

    suivantes : la comparaison entre les deux rponses montre que la commande

    directe du couple offre une meilleure dynamique et une meilleures prcision a

    ltablissement des grandeurs, ainsi que la dynamique du couple de la commande

    vectorielle a flux oriente reste toujours tributaire du correcteur PID courant. Ces

    distinctions ont amenes reprer les diffrences, dans le temps de rponse, le

    taux d'ondulation. Selon la comparaison faite en cet article, la priode

    d'tablissement de couple de la commande directe du couple est infrieure comme

    priode correspondante, la commande vectorielle flux orient, par exemple

    pour =100 rad/s, dans la commande vectorielle indirecte le temps

    d'tablissement de couple est 1.4s, pour la commande vectorielle directe est 1.5s

    et pour le contrle direct du couple ce temps est seulement 1.2s (tableaux II, III).Cette diffrence est provoque par l'inertie des rgulateurs de PI utiliss dans la

    stratgie flux orient directe et indirecte qui causent un retard dans la rponse de

    couple. Pour ce qui concerne le rgime permanent, l'ondulation du courant

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    Lamia Youb, A. Crciunescu128

    statorique, dans le cas de la commande vectorielle directe et indirecte, est

    infrieure par rapport au contrle direct du couple, dont on peut remarquer dans

    les tableaux V et VI. Par exemple, pour un couple de charge de 25 N.m et une

    vitesse de 80 rad/s, le taux d'ondulation est 11.88 dans le cas de la commande

    vectorielle indirecte et, dans la commande vectorielle directe, est 27.63, dans le

    cas du contrle directe du couple le taux est 17.91. En conclusion, en tenant

    compte des composants utiliss dans les deux arrangements analyss de

    commande, nous pouvons conclure que les temps dtablissement de la stratgie

    du contrle directe du couple sont infrieurs par rapport ceux de la commande

    vectorielle directe et indirecte. Pour une conception spcifique d'application, la

    stratgie approprie peut tre employe en tenant compte du rsultat des

    comparaisons faites en cet article Des recherches exprimentales sont en cours et

    constitueront le sujet d'un futur papier.

    R E F E R E N C E S

    [1] G. GRELLET, G. CLERC, Actionneurs Electriques, PrincipeModlesCommande,collection Electrotechnique, ditions Eyrolles, 1997 Paris.

    [2] J.P. CARON, J.P. HAUTIER, Modlisation et Commande de la Machine Asynchrone,ditions Technip, 1995 Paris.

    [3] J. R G Schonfield, Direct torque control-DTC, ABB Industrial Systems Ltd.[4] Patrick Brunet, Introduction la Commande Vectorielle des Machines asynchrones, LTEG

    Henri Brisson, 1999/2000.

    PARAMETRES DE LA MACHINE ASYNCHRONE UTILISES

    Puissance 4 kW

    Tension dalimentation 220/380 V

    Rsistance statorique 10

    Inductance propre dune phase statorique 0.6550 H

    Rsistance rotorique 6.3

    Inductance propre dune phase rotorique 0.6520 H

    Inductance mutuelle 0.612 H

    Moment d'inertie 0.03kg.m2

    Nombre de paires de ples de la machine 2

    Couple de charge 25 N.m