Septembre 2008Denis FARGETON – Loig ALLAIN

C6E2 Positionnement de C6E2 par rapport à SimPA2 et Modelica

C6E2 fournit des cas tests Industriels Complexes (multi physique) Représentatifs de chaque étape du cycle de conception Valorise les apports de MODELICA à chaque étape

Modelica: Multi physique Capitalisation des librairies inter plateforme Modélisation acausale Compilateur adapté à la simulation des réseaux électriques

Positionnement de C6E2 par rapport à SimPA2

Plan

Conception en Génie Electrique

Actionneur électromécanique

Réseau Electrique

Gestion énergétique

« Cycle en V » en génie électrique

Cahier des charges

Produit Final

Conception Ensemble

Choix d’architecture

Spécifications composants

Conception composant

(fonctionnel)

Conception composant (détaillée)

Prototype composant

Test Composant

Validation architecture

Intégration ensemble

Modelica et le cycle en V

Difficultés rencontrées dans la mise en œuvre de la conception: Suivi d’information entre les différents niveaux du cycle Pas d’outils (ou de formalisme) commun à l’ensemble de la conception

Langage de modélisation orienté objet Documentation: suivi des informations Héritage: niveau de modélisation adapté à l’étape de conception

Modelica permet la spécification et la modélisation Offre un support commun pour les différents niveau de conception Langage de communication (asynchrone) entre différents logiciels Compatibilité des modèles des domaines physiques différents en utilisant une

approche énergétique

C6E2/SimPA2: Cas tests

4 cas tests sont proposés qui permettent de valider différents aspects du langage AIRBUS: réseau de bord INRETS: véhicule hybride Schneider Electric: Actionneur linéaire MESSIER: conversion électromécanique

Aspects du langage: AIRBUS: réseaux et problèmes de grande taille INRETS: différents niveaux de modélisation Schneider Electric: Communication inter-logiciel et validation de la conception des

composants MESSIER: spécifications et dimensionnement

Chaque cas test s’insère dans l’ensemble du cycle en V

Table of Content

Conception en Génie Electrique

Actionneur électromécanique

Réseau Electrique

Gestion énergétique

Messier – Bugati : Train d’atterrissage

Dimensionnement de la chaine de conversion électromécanique d’un train d’atterrissage

Spécifications fonctionnelles Pré-dimensionnement de différentes structures

• Construction d’une base de modèles haut niveau des actionneurs

• Arbitrage en faveur de deux solutions (critères technico-économique)

Analyse et simulation des moteurs électriques• Construction d’une base de modèles de moteurs

électriques• Dimensionnement « fin » des moteurs électriques• Validation des choix fonctionnels faits à l’étape

précédente

Conception et validation du produit conçu par rapport au cahier des charges initial

Modèles à nombre de paramètres d’entrée réduit

Cycle en V pour un actionneur

Simulation inverse acausale

(possible grâce au outils SimPA2)

Simulation directe causale

(modèle identique à la simulation acausale)

Besoins

Conception préliminaire :

spécification des composants

Validation des performances

Prototype virtuel

Cahier des charges du cas

test

Constituants du système

Conception de détail

Intégration d’un prototype virtuel : Spécification des

interfaces

-4000

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

0 100 200 300 400 500 600 700

time (s)

torq

ue

(Nm

)

Produits

Bilan de l’activité

La méthodologie de travail est parfaitement identifiée et formalisée

S’appuie sur le langage Modelica et les outils SimPA2

Simulation acausale Couplage multi-physique Uniformisation du « langage » des acteurs Accélérateur d’échange

Librairie d’actionneurs électromécaniques Moteur Réducteur

Rapport d’analyse du marché et des technologies actionneurs

Définition du cahier des charges pour le démonstrateur

Bilan de l’activité

• Création des modèles électriques des composants de bases en Modelica (WP 1.1)

• Création de composants d’électronique de puissance pour la simulation des convertisseurs de puissance les plus usités (WP 2.6)

• Modèle de base pour le contrôle (WP 1.1)

• Exploration de méthodes numériques pour adresser les problèmes électromécaniques (un jeu de système test a été défini qui est progressivement enrichi)

Etapes suivantes

Finalisation de la librairie de modèles fins de moteurs en Modelica (LAPLACE)

Exploitation des librairies dans l’environnement AMESim (LGMT/LAPLACE/IMAGINE

Points durs

Résolution de problèmes inverses dans AMESim

Rédaction des rapports de travail et articles scientifiques (LGMT/LAPLACE)

Table of Content

Conception en Génie Electrique

Actionneur électromécanique

Réseau Electrique

Gestion énergétique

Réseau électrique embarqué

Spécifications fonctionnelles

Définition du réseau de bord

Simulation électro-thermique

Analyse des résultats et redéfinition de la

conceptionBranche 1

Branche 2

Branche 3

Cycles de fonctionnement, température ambiante

Génération de la description en Modelica du

réseau électrique

SimPA2 traite le problème formel et résout les

problématiques de grande taille

Validation des résultats et de la cohérence avec les

spécifications

Schéma d’implantation et Nomenclatures

Bilan de l’activité

Intégration de la gestion des réseaux électriques complexes Echange d’information entre SEE et AMESim Génération du modèle de réseau électrique Simulation dans AMESim Post-processing visuel

Analyse des résultats et itérations

SimPA2 apporte les opérations de traitement formels et de simplifications des réseaux électrique (diminution des temps de simulation)

En cours: construction des modèles thermiques de câbles (modelica) Génération des circuits en modelica Rendu 3D des résultats

Table of Content

Conception en Génie Electrique

Actionneur électromécanique

Réseau Electrique

Gestion énergétique

Gestion énergétique

Véhicule hybride: dimensionnement et définition de la stratégie de commande

Modélisation de la chaine électrique • Alternateur • Moteur• Convertisseurs statiques (modèles moyens et

modèles exacts) Analyse des stratégies de commande des machines Dissociation des pertes moteurs et électroniques

• Modèle et modèle expérimental (tables de mesures)

Conception fine des actionneurs et définition des stratégies de commande

Utilisation de Modelica pour la capacité multi physique Cohabitation de différents niveaux de modèle (stratégie

de gestion énergétique/commande des convertisseurs)

Contexte de l’application

Stratégie de gestion énergétique dans le véhicule

Loi de commande de l’électronique de puissance

)( , SqrefSdref iiemrefT

Commande à basse vitesse

Commande à vitesse élevée

Vitesse de base base

Commande vectorielle

Découplage et Transformation

dq to abc

MS

Transformationabc to dq

Position

Position

Onduleur)( , SqSd ii

DCU

Conception détaillée des éléments

Contrôle des machines électriques

Moteur

Génératrice

Gestion énergétique d’un véhicule hybride

Définition des cycles de test

Choix des convertisseurs

Conception détaillée de l’ensemble

Dimensionnement des moteurs électrique

Définition des lois de commande des parties

électriques

)( , SqrefSdref iiemrefT

Commande à basse vitesse

Commande à vitesse élevée

Vitesse de base base

Commande vectorielle

Découplage et Transformation

dq to abc

MS

Transformationabc to dq

Position

Position

Onduleur)( , SqSd ii

DCU

Intégration de l’ensemble et supervision

Echange de données sur les modèles identifiés en

Modelica

Identification physique des moteurs en Modelica

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-20

0

20

40

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-200

0

200

400

600

Vitesse du véhicule (m/s)

Couple du moteur(Nm)

Temps(s)

Temps(s)

Simulation actuelle

Simulation de l’INRETS

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10020

30

40

50

60

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-100

0

100

200Courant de la batterie(A)

Etat de charge de la batterie (%)

Temps(s)

Temps(s)

Bilan de l’activité

Application indus : modélisation de la chaîne de puissance électrique de la prius par des modèles analytiques

Génération des modèles moyens et exacts des convertisseurs statiques de puissance dans le langage Modelica (G2ELAB)

Génération des modèles de moteurs synchrones pour la commandes en modelica (CEDRAT)

Génération des modèles de BUSBAR (CEDRAT) pour la commutation de puissance

Construction des lois de contrôle moteur en Modelica (IMAGINE)

Apport de Modelica: Modèles acausaux Langage de communication Traitement des problèmes électrique et de contrôle moteur dans

AMESim En cours:

Validation des modèles de moteurs modelica dans AMESiml Intégration des modèles de commande moteurs