Machine asynchrone
Mémoire de Fin d’Etudes Mémoire
Département : Génie électrique. Spécialité : Commande électrique
Pour l’obtention du diplôme de MASTER
Réalisé par : ABDERABI Fouad et AIDI Yahia Nail. Proposé et dirigé par Dr. KHADAR Saad
En raison de leur robustesse et de leur coût de fabrication, les machines asynchrones sont de plus en plus utilisées dans les entraînements électriques. Cependant, des défauts mécaniques et électriques peuvent survenir. En conséquence, cette étude présente un modèle de machine asynchrone récemment développé pour prendre en compte les déséquilibres au niveau du stator.
En revanche, la continuité de service d’une chaine d’entraînement électrique nécessite des degrés de sûreté de fonctionnement et de fiabilité élevés, mais les défauts sont inévitables.
La commande par Backstepping fait partie des nouvelles méthodes dans le domaine des entraînements de grande puissance. L’avantage principal de la commande par Backstepping est qu’elle peut compenser certains types de défauts (court-circuit entre spires) et garantir la stabilité.
Introduction générale
Pendant leur fonctionnement, les machines électriques sont soumises à une variété de contraintes électriques, magnétiques, mécaniques et thermiques. Ces derniers causent des défauts dans divers composants du moteur, ce qui entraîne des arrêts, ce qui réduit la production et nécessite des réparations coûteuses.
Un nouveau modèle de machine asynchrone est présenté dans cette étude qui prend en compte les équilibres au niveau du stator qui surviennent en présence de court-circuit entre spires.
Chapitre I : Modélisation de la MAS sans défauts
Dans ce chapitre, nous décrirons la modélisation de la MAS triphasé en utilisant les transformations de Park, nous citons les propriétés des différents repères et l’équation mathématique (magnétique, électrique et mécanique) qui gère la machine dans chaque repère. Puis nous étudions la simulation à vide et en charge.
Ensuite nous décrivons l’alimentation qui sera un redresseur à diodes, un filtre L-C et un onduleur de tension, contrôlé par technique de commande MLI, présentant les résultats de la simulation pour le fonctionnement de la machine à vide et en charge nominale.
- Définition de la machine asynchrone :
- Construction du moteur asynchrone à cage :
- Avantages et inconvénients :
- Domaine d’application :
- Modélisation de la MAS en régime normal :
- Transformation triphasé-biphasé :
- Modélisation de la MAS dans le plan biphasé :
- Modélisation de l’alimentation de la machine.
Résultats et Interprétations
Dans cette partie d’étude nous avons appliqué un couple de charge de valeur Cr = 6 Nm a l’instant t = 1s.
Chapitre II : Modélisation de la MAS avec défauts
Dans ce chapitre, nous présentons généralités sur les défauts et des classifications des défauts dans la machine asynchrone et les causes et les impacts des défauts. Elles peuvent être électriques, mécaniques ou magnétiques. Ensuite, on a présenté les résultats de simulation, et l’effet de défaut (court-circuit entre spires) sur le comportement de notre machine.
- Généralité sur les défauts :
- Etude statique répartition des défauts :
- Classification des défauts dans les machines électriques :
- Modélisation de la machine avec défauts :
- Définition d’une matrice de transformation :
- Modèle du moteur asynchrone avec court-circuit entre spires :
- Mise en équation d’état du modèle triphasé.
Simulation et interprétation
La MAS est alimentée par le réseau triphasé et par onduleur de tension sous une commande MLI.
Chapitre III : Commande robuste de la machine en mode normale et dégradé
Dans ce chapitre, on s’intéresse à la commande non linéaire par Backstepping, et traité la stabilité au sens de Lyapunov. On traitera d’abord les principes fondamentaux de cette commande, par la suite nous l’appliquerons au machine asynchrone. On analysera les résultats obtenus par simulation et l’impact de la commande sur les défauts.
- Généralités sur la loi des commandes non linéaire :
- Méthodes de Lyapunov :
- Principe de l’approche du Backstepping :
- Avantages de la commande backstepping :
- Application de la commande par backstepping à la MAS :
- Schéma bloc de la commande par backstepping.
Test 1 : Variation de la charge
Test 2 : Variation de la vitesse.
Court-circuit entre spires.
Les résultats de simulation obtenus en fin du chapitre montrent la robustesse de commande appliquée dans ce test rend le système capable de suivre sa référence, dans les cas de variation de la charge, la vitesse, et en présence de défauts entre-spires.Conclusion générale
La machine est devenue un leader dans les domaines de la vitesse variable et du contrôle rapide du couple grâce aux progrès technologiques dans les domaines de la commande non linéaire, de la microinformatique et de l’électronique de puissance qui ont permis de concevoir des commandes performantes et robustes. Notre travail a consisté à étudier la machine asynchrone sans défauts et en présence de défauts (entre-spires) et puis appliqué la commande backstepping.