Caractéristique mécanique et établissement du schéma équivalent

Simulation numérique de la MAS :

La simulation est un moyen efficace et économique, couramment utilisé pour faire des études préliminaires ou comparatives, autant au stade du développement (conception) qu’au cours fonctionnement normal des systèmes. Plusieurs outils de simulation sont utilisés dans le domaine de l’électronique de puissance et des machines électriques SIMNON, SIMULINK, MATLAB. Ce dernier est un système interactif et convivial de calcul numérique et la visualisation graphique, il permet d’exprimer les problèmes et solutions d’une façon aisée, contrairement à d’autre langage de programmation. MATLAB c’est imposé dans le milieu universitaire et industriel comme un outil puissant de modélisation, utilisé pour l’enseignement d’Algèbre linéaire, le traitement de signale, l’automatique etc.…. Notre moteur est simulé en utilisant MATLAB Simulink et en considérant le référentiel de Park (d, q), lié au champ tournant, ce qui nous permet de connaitre les performances dynamiques du moteur et évaluer les valeurs des grandeurs le caractérisant et qui évoluent en fonction de ses paramètres.

interprétation des résultats de simulation : La machine est alimentée par une source de tension triphasée, de fréquence 50Hz, les autres paramètres de la machine sont donnés en annexe.

La figure (II, 3) montre les résultats du démarrage à vide, on remarque dans ces résultats que la vitesse du rotor atteint vite son régime permanant et cela au bout d’un temps t=2s. Cette vitesse atteint environ 310 rad/s qui sont proches de la vitesse de synchronisme (314rad/s) On note les oscillations du couple instantané lors de la mis sous tension pendant une durée de 0.6s ainsi le couple instantané monte à 300Nm. A la fin de la phase du démarrage le couple s’annule puisque le moteur n’est pas chargé. Les flux rotorique (phidr, phiqr) présente aussi des oscillations au régime transitoire et ils attiennent des valeurs de (respectivement) 0.15wb et 0.1wb puis se stabilisent à des valeurs proche de -0.7wb, et -0.5w. On note aussi le classique appel de courant lors de la mis sous tension, les courants statoriques ias, ids, iqs attient leurs valeur instantané maximale de (respectivement) 12A, 12.3A, 14A ces valeurs peuvent être à l’ origine de destruction de la machine par échauffement en cas de répétitions successives, d’où l’inconvénient majeur des machines asynchrone.

La figure (II, 4) montre les résultats de simulation des grandeurs précédant après application d’un couple résistant Cr=3Nm à l’instant t=2.5s. On voit que la vitesse subit une diminution à l’application du couple résistant, et plus que la charge appliquée est élevée plus la vitesse diminue. Le couple électromagnétique subit aussi une fluctuation à l’application de la charge mais il reprend rapidement sa stabilité. Les flux rotoriques réagissent aussi à cette charge, les courant statoriques augmentent à l’application de la charge se qui est évidant pour compenser le couple résistant.

Ce chapitre présente la modélisation et la simulation d’un moteur asynchrone à rotor bobiné par le logiciel MATLAB/SIMULINK, en tenant compte des hypothèses simplificatrices. Le modèle est fortement non linéaire. Le processus de démarrage du moteur, suivi de l’application d’une charge entrainée a été modélisé et simulé. Les résultats obtenus démontrent le fort couplage existant entre le flux et le couple électromagnétique. Dans le chapitre qui suit, nous allons introduire un onduleur à commande MLI qui servira d’intermédiaire entre le réseau et le moteur.

Configuration d’alimentation de la MADA :

Un grand intérêt est accordé aujourd’hui à la machine doublement alimentée pour diverses applications : en tant que génératrice pour les énergies renouvelables ou en tant que moteur pour certaines applications industrielles comme laminage ; la traction ferroviaire ; ou encore la propulsion maritime. Ainsi on cite les déférentes configurations d’alimentation de la MADA. La première consiste à alimenter le rotor par un convertisseur et à lier le stator directement au réseau, cette configuration est largement répondue dans les systèmes éoliens à vitesse variable. La deuxième configuration s’intéresse au fonctionnement moteur ou la MADA est alimentée par deux convertisseurs, l’un au stator et l’autre au rotor, ce type d’alimentation peut prendre différents formes : stator alimenté par le réseau, rotor alimenté par un onduleur : Cette classe est dite MADA simple.

Les enroulements statoriques sont connectés à un réseau triphasé fixe tandis que le rotor est relié à son propre onduleur. La figure (IV, 6) présente un schéma de principe de cette catégorie. Cette configuration est utilisée dans des applications aux usines de pompage et d’extraction. Sa proposition repose sur deux avantages majeurs : la réduction du nombre de transformateurs à utiliser et le facteur de puissance unitaire assuré par l’onduleur à trois niveaux. stators reliés au réseau, rotor alimenté par un cycloconvertisseur : Dans cette configuration on cherche à rendre le couple dépondant uniquement des courants rotoriques et non de la vitesse. Les variables de contrôle sont le couple et la puissance. Afin d’améliorer les performances dynamiques et statiques de la machine des études proposent l’analyse de l’influence du couplage dû aux courants de l’axe opposé au sein des termes de compensation relatif aux équations rotoriques

Contrôle vectorielle par flux orienté de la MAS 66 Introduction [4] [9] [14] Le domaine de la vitesse variable est resté longtemps réservé au moteur à courant-continu. Durant la première moitié de XXe. L’évolution des semi-conducteurs et, notamment, l’arrivée des thyristors, ont permis le développement des premiers variateurs électriques pour machine à courant continu, ces systèmes offrent un progrès énorme ; ils étaient plus économiques, plus performants (transitoire bipolaire, MOSFET, GTO, IGBT), pour qu’une évolution similaire concerne les machine à courant alternatif grâce à sa relative simplicité de commande, les systèmes de commandes étant alors analogiques, la machine synchrone à été de grande dynamique, sous le vocable de « machine à collecteur électrique ». La machine asynchrone était alors pénalisée par la complexité de son modèle et de sa commande. Les premiers variateurs, nommés « variateur de fréquence »ou « variateurs scalaire » utilisant un modèle en régime permanent, donc s’simplifie de la machine.

Ces variateurs permettaient le réglage de la vitesse dans une plage relativement étendue, mais n’offraient ni les performances dynamiques des variations pour machine synchrone, ni la possibilité de couple à l’arrêt. Les fondements théoriques d’une commande da la machine en régime transitoire (commande vectorielle) étant connue depuis quelque temps mais la complexité relative de cette commande et la nécessité d’une réalisation numérique ont retarde sa mis en oeuvre. Durant les quatre dernières décennies, la technologie de commande de machine à évolué très progressivement, en extrapolant le schéma très simple de commande de la machine à courant continu. Ainsi, les commandes vectorielles des machines alternatives reproduisent le découplage naturel du flux et du couple de cette machine .le découplage permet de conserver le schéma de commande traditionnel, basé sur la structure cascade et la correction PDI ; qui ne requiert qu’une puissance de calcul modéré et ne remet pas en cause la démarche de conception et de réglage des variateurs. V-1 théorie de la commande vectorielle: L’intérêt de la commande vectorielle est de rapprocher de la commande d’une machine à courant continu à excitation séparée qui offre comme principale avantage d’être facilement commandable, le couple et le flux sont découplés et contrôlable indépendamment. Le flux est contrôle de l’inducteur et le couple par le courant induit. Cependant pour la machine asynchrone le flux et le couple ne sont pas naturellement découples. La commande vectorielle vient de régler ce problème de découplage entre le réglage du flux et celui du couple.