Étude et simulation de la machine asynchrone double
TRANSCRIPT
UNIVERSITE LARBI BEN M’HIDI DE OUM ELBOUAGHI
FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
DEPARTEMENT DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE
FILIERE DE GENIE ELECTRIQUE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE
En vue d’obtention du
DIPLOME DE MASTER
Spécialités : GENIE ELECTRIQUE
Titre de mémoire :
Étude et Simulation de la Machine Asynchrone
Double Alimentée (MADA)
Mémoire de fin d’étude soutenu publiquement à Oum El Bouaghi
Le : 26/06/2012
Par : Dirigé par :
BOUMAZA AHLEM Mr. ALIBI ABDELAALI
BOUALI FATIMA ZAHRAA
Année Universitaire : 2011-2012
REMERCIMENTS
Avant tout nous remercions dieu le tout puissant de nous avoir donné le courage,
la volonté, la patience, et la santé durant toutes ces années et que grâce à lui ce travail
a pu être réalisé.
Nous tenons à exprimer nos remerciements et votre gratitude à monsieur ALIBI.A
Pour avoir assumé la responsabilité de nous encadrer et de nous conseiller tout au
long de la réalisation de ce travail.
Nous remercions vivement tous les enseignent et tous ceux à qui nous devants
notre formation.
Des remerciements vont également à tous ceux qui, d'une quelque façon, ont
contribué à l'élaboration de ce modeste travail.
1
Notations & Symboles
Symboles Interprétation
MADA Machine asynchrone à double alimentation.
GADA génératrice asynchrone à double alimentation.
,s r Indices d’axes correspondants au stator et au rotor.
,d q Axes correspondants au référentiel lié au champ tournant.
P Nombre de paire de pole de la MADA.
L L’inductance [ H ].
R Résistance [ ].
sR Résistance d’une phase statorique [ ].
rR Résistance d’une phase rotorique [ ].
sL Inductance propre d’une phase statorique [ H ].
rL
Inductance propre d’une phase rotorique [ H ].
M Inductance cyclique mutuelle [ H ].
,s rf f Respectivement les fréquences statorique et rotorique[ H z].
V La tension [V].
sV Tension appliquée au stator [V].
rV Tension appliquée au stator [V].
, ,sa sb scV V V Les tensions triphasées statoriques [V].
2
, ,ra rb rcV V V Les tensions triphasées rotoriques [V].
dV Tension appliquée au stator selon l’axe (d) [V].
qV Tension appliquée au rotor selon l’axe(q) [V].
,sd sqV V Composantes de la tension statorique dans le référentiel synchrone [V].
,rd rqV V Composantes de la tension rotorique dans le référentiel synchrone [V].
,rd rqi i Courant rotorique selon l’axe [ A ].
,sd sqi i Courant statorique selon l’axe [ A ].
,s r Positions respectives du référentiel synchrone.
ss
d
dt
Vitesse du référentiel synchrone par rapport au stator [rad/s].
rr
d
dt
Vitesse du référentiel synchrone par rapport au rotor[rad/s].
( )s rm
d
dt
vitesse mécanique [rad/s].
Vitesse mécanique [tr/min].
s Vitesse synchrone en [tr/min].
eC Couple électromagnétique de la machine [N.m].
rC Couple résistant [N.m].
mC Couple mécanique [N.m].
fC Couple de frottement [N.m].
g Glissement.
Rendement.
3
,s rP P Respectivement les puissances active statorique et rotorique [W].
jsP Les pertes joule du stator [W].
eP L’énergie électromagnétique échanges [Joul ] .
emP La puissance électromagnétique [W].
absP La puissance absorbée [W].
mecP La puissance mécanique [W].
,s rQ Q Respectivement les puissances réactive statorique et rotorique [VAR].
s Flux statorique nominal [Wb].
r Flux rotorique nominal [Wb].
, ,sa sb sc Les flux triphasés statorique [Wb].
, ,ra rb rc Les flux triphasés rotorique [Wb].
,sd sq Flux statorique selon l’axe [Wb].
,rd rq Flux rotorique selon l’axe [Wb].
pA La matrice de transformation de park.
tK est un paramètre dépendant du type de transformation de Park réalisée (à
puissance constante ou à amplitude constante).
J Le moment d’inertie du moteur [kg.m2].
f Coefficient de frottement visqueux [N.m.s].
rs LL
M
.1
2
coefficient de dispersion de la machine.
le temps de réponse du système.
pK Gain proportionnel.
iK Gain intégral.
4
PI Proportionnel Intégral.
FBO fonction de transfert boucle ouverte.
FBF fonction de transfert boucle fermée.
AC/AC Alternatif/Alternatif.
s Coefficient de bobinage du stator.
r Coefficient de bobinage du rotor.
sE F.e.m induite dans le stator.
Er F.e.m induite dans le rotor.
Sommaire
Sommaire
Notations 1
Introduction Générale 5
Chapitre I
Etude de la machine asynchrone double alimentation
I.1.Introduction 7
I.2. Structure des machines asynchrones a double alimentation 7
I.3. Domaines d’application de la MADA 8
I.4. Classification des machines à double alimentation 8
I.4.1. Machine à double alimentation à rotor bobiné (standard) 9
I.4.2. Machine à double alimentation en cascade asynchrone 10
I.4.3. Machine à double alimentation sans balais 10
I.5.Principe de fonctionnement 11
I.5.1. Fonctionnement en moteur 11
I.5.1.1. Stator Alimenté par le réseau, rotor alimenté par un onduleur 11
I.5.1.2. Stator relié au réseau, rotor alimenté par un Cyclo-convertisseur 11
I.5.1.3.Stator Alimenté par onduleur, rotor alimenté par un onduleur 12
I.5.2. Fonctionnement en génératrice 13
I.5.2.1. Génératrice autonome 13
I.5.2.2. Génératrice non autonome 14
I.6.Modes opérationnels de la MADA 14
I.7. Equations de la MADA en régime permanent 15
Sommaire
I.7.1.Circuit équivalent de la MADA 16
I. 8. Bilan de puissances et rendement de la MADA 17
I.9. Avantages et inconvénients de la MADA 18
I.9.1. Avantages de la MADA 18
I.9.2. Inconvénients de la MADA 19
I.10.Conclusion 20
Chapitre II
Modélisation de la machine asynchrone double alimentation
II.1.Introduction 21
II.2. Modélisation de la machine asynchrone a double alimentation 21
II.2.1. Représentation de la MADA dans le système triphasé et biphasé 21
II.2.1.1. Les équations électriques de la MADA 22
II.2.1.2. Les équations magnétiques de la MADA 23
II.2.1.3. L’équation mécanique 25
II.2.1.4. Choix de référentiel 25
II.3. Transformation de PARK 26
II.3.1. Application de la transformation de PARK 26
II.4. Expression du couple 29
II.5. Fonctionnement moteur 30
II.6. Fonctionnement génératrice 32
II.6.1. Les équations électriques du stator et le rotor dans le repère qd , 32
II.6.2. Les équations magnétiques du stator et le rotor dans le repère qd , 32
II.7.Conclusion 34
Sommaire
Chapitre III
Simulation de la machine asynchrone double alimentatation
III.1.Introduction 35
III.2.Fonctionnement Moteur 35
III.2.1. Essai machine asynchrone (rotor en court circuit) 36
III.2.2.Injection d’une tension alternative au circuit du rotor 36
III.2.3. Injection d’une tension continue 40
III.3.Fonctionnement Génératrice 41
III.3.1. Fonctionnement 42
III.3.2.Essai 1:Variation de Vr 42
III.3.3.Essai 2:Variation de la vitesse 43
III.3.4.Essai 3:Variation de la fréquence 44
III.4. Conclusion 44
Chapitre IV
Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
IV.1.Introduction 46
IV.2.Principe de la commande à flux orienté 46
IV.3.Application de la commande vectorielle a la GADA 47
IV.3.1. Calcul des paramètres du régulateur PI 50
IV.4.Commande directe 52
IV.5.Simulation et résultats 52
IV.6. Conclusion 55
Sommaire
Conclusion générale
Conclusion générale 56
Bibliographie
Références bibliographiques 57
Introduction générale
5
INTRODUCTION GENERALE
Pendant long temps le moteur à courant continu était la meilleure source de
variation de vitesse, du fait du découplage naturel qu’il présente entre le flux et le
couple. Cependant, son principal défaut reste le collecteur mécanique que l'on tolère
mal dans certains environnements et qui fait augmenter les coûts d'entretien, ont incité
les chercheurs à le remplacer par un autre moteur plus robuste, plus fiable et de faible
coût.
Ces contraintes ont dirigé les études vers les entraînements équipés des
machines à courant alternatif. De nos jours, de nombreux actionneurs associant des
machines à courant alternatif et des convertisseurs statiques manifestent de nouvelles
perspectives dans le domaine de l'entraînement à vitesse variable.
La machine asynchrone à double alimentation (MADA) est très populaire
puisqu’elle bénéficie de certains avantages par rapport à tous les autres types à
vitesse variable, son utilisation dans la chaîne de conversion électromécanique en tant
que aérogénérateur ou motrice a connu une croissance spectaculaire au cours des
dernières années. En effet, le convertisseur d’énergie utilisé afin de redresser-onduler
les courants alternatifs du rotor a une puissance nominale fractionnaire de celle du
générateur, ce qui réduit son coût par rapport aux topologies concurrentes.
Ce mémoire est divisé en quatre chapitres :
Dans le premier chapitre de ce mémoire, sera consacré à l’étude de la
machine asynchrone double alimenter ou nous commençons par des
généralités sur la MADA, et GADA, nous décrivons à travers les concepts
physiques de base la description du fonctionnement de la MADA en mode
moteur (Hypo et Hyper-synchronisme) et générateur (Hypo et Hyper-
synchronisme), nous présentons le schéma équivalent complet de la MADA.
Le deuxième chapitre, fera l’objet à la modélisation de la MADA et GADA.
Dans un premier temps, nous présentons les équations électriques et les
transformations utilisées dans la modélisation des machines triphasées puis
nous donnons le modèle d'état de cette machine.
Introduction générale
6
La validation des résultats analytiques obtenus constitue l’objet du troisième
chapitre où nous effectuons enfin plusieurs tests par simulation.
Dans le chapitre quatre, nous étudions le principe de la commande vectorielle
de la Génératrice asynchrone double alimentée ou nous avons donné le
principe de la commande vectorielle ensuite nous avons fait le calcule des
régulateur PI, ce chapitre se termine par des résultats de simulation.
Chapitre I Etude de la MADA
7
I.1.Introduction
Historiquement, le moteur à courant continu a parfaitement assuré le
fonctionnement de la plupart des équipements industriels, la machine à courant
continu à excitation séparée offre comme principale avantage d’être facilement
commandable.
Cependant, son principal défaut reste le collecteur mécanique que l'on tolère mal
dans certains environnements et qui fait augmenter les coûts d'entretien. Ces
contraintes ont dirigé les études vers les entraînements équipés de machines à courant
alternatif.
La littérature teste du grand intérêt accordé aujourd’hui à la machine doublement
alimentée pour diverses applications : en tan que génératrice pour l’énergie éolienne
ou en tan que moteur pour certaines applications industrielles.
I.2. Structure des machines asynchrones à double alimentation
La machine asynchrone double alimentation présente un stator analogue à celui
des machines triphasées classiques constitué le plus souvent de tôles magnétiques
empilées munies d’encoches dans lesquelles vient s’insérer les enroulements.
L’originalité de cette machine provient du fait que le rotor n’est plus une cage
d’écureuil coulée dans les encoches d’un empilement de tôles mais il est constitué de
trois bobinages connectés en étoile dont les extrémités sont reliées à des bagues
conductrices sur lesquelles viennent frotter des balais lorsque la machine tourne figure
(I.1) [1].
Figure (I.1) : Structure du stator et des contacts rotoriques de la MADA
Chapitre I Etude de la MADA
8
I.3. Domaines d’application de la MADA
Actuellement la machine asynchrone double alimentation occupe une large place
dans les applications industrielles, grâce à ces nombreux avantages. En effet, la
MADA est très utilisée en mode générateur dans les applications d’énergie
renouvelable notamment dans les systèmes éoliens. De plus, le fonctionnement en
générateur présente la MADA comme une alternative sérieuse aux machines
synchrones classiques dans de nombreux systèmes de production d'énergie
décentralisée [2].
Telles que:
Les générateurs des réseaux de bord des navires ou des avions.
Les centrales hydrauliques à débit et vitesse variable.
Les groupes électrogènes pour lesquels la réduction de vitesse pendant les
périodes de faible consommation permet de réduire sensiblement la
consommation de carburant.
La MADA peut être utilisée aussi dans d’autres applications importantes nécessitant
un fort couple de démarrage, telles que:
La métallurgie avec les enrouleuses et les dérouleuses de bobines.
La traction, avec notamment des applications de type transport urbain ou
propulsion maritime.
Et enfin l’application de levage, les ascenseurs, les monte-charges etc.
I.4. Classification des machines à double alimentation
La classification de la machine asynchrone à rotor bobiné est obtenue à partir
d’une recherche bibliographique qui a été développée dans la littérature du domaine
des machines à double alimentation.
Les différentes variantes de la machine à double alimentation les plus attractives
et les plus développées dans la littérature sont classifiées par un organigramme donné
précédemment. Le schéma de principe et la description de chaque variante seront
détaillés ci-dessous [3].
Chapitre I Etude de la MADA
9
I.4.1. Machine double alimentation à rotor bobiné (standard)
La figure (I.2) illustre le schéma de principe de ce type de machines, tel que le
stator est alimenté directement par le réseau, alors que le rotor est alimenté au moyen
d’un convertisseur alternatif -alternatif de telle sorte que le glissement de cette
machine devient une grandeur contrôlable. Il faut noter que le convertisseur
bidirectionnel indiqué dans la figure peut être un convertisseur indirect (AC/DC/AC)
composé d'un redresseur et d'un onduleur ou bien un convertisseur direct (AC/AC):
cyclo-convertisseur ou convertisseur matriciel [3].
Figure (I.2) : Schéma de principe de la machine à double alimentation à rotor
bobiné (standard)
Machine à double alimentation
Machine à double alimentation
à rotor bobiné (standard)
Machine Sans collecteur
Machine à double alimentation
en cascade asynchrone
Machine à double Stators
Machine à double alimentation
en cascade asynchrone à simple
armature
Machine à double
alimentation Sans balais
Rotor à cage Rotor à réluctance variable
Chapitre I Etude de la MADA
10
I.4.2. Machine double alimentation en cascade asynchrone
La machine double alimentation en cascade asynchrone consiste en deux
machines asynchrones avec des rotors bobinés connectés mécaniquement et
électriquement, comme il est montré par la figure (I.3). Le stator de l’une des deux
machines est connecté directement au réseau alors que l’autre est connecté au réseau
par l’intermédiaire d’un convertisseur AC/AC de fréquence. Il est également possible
de piloter l'ensemble du système à travers le stator alimenté par le convertisseur [3].
Figure (I.3) : Schéma de principe de la machine double alimentation en cascade
asynchrone
I.4.3. Machine à double alimentation sans balais
C'est une machine asynchrone avec deux enroulements ayant des nombres de
paires de pôles différents logés dans la même armature du stator. L’un des deux
enroulements est alimenté directement par le réseau et l’autre est alimenté au moyen
d’un convertisseur AC/AC figure (I.4). Le rotor de cette machine possède un nombre
de paires de pôles égal à la somme des deux nombres de paires de pôles des deux
enroulements statoriques [3].
Figure (I.4) : Schéma de principe de la machine double alimentation sans balais
MAS 2 MAS 1
Chapitre I Etude de la MADA
11
I.5.Principe de fonctionnement
I.5.1. Fonctionnement en moteur
Pour le cas de l’application moteur de la MADA, les principales études ont été
dédiées aux stratégies de commande linéaires et non linéaires avec ou sans capteur de
vitesse ou de position. L’objet de nos travaux, concerne le fonctionnement moteur où
le rotor de la MADA est alimenté par un convertisseur et le stator est alimenté par le
réseau figure (I.6).
Néanmoins les travaux présents dans la littérature montrent les bonnes performances
de cette machine dans ce mode de fonctionnement. Ces travaux concernent
principalement les stratégies de commande [1].
I.5.1.1. 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
(I.5) représente un schéma de principe de cette catégorie de MADA [1].
Figure (I.5) : Schéma de l’alimentation de la MADA pour application moteur
Première configuration
I.5.1.2. Stator relié au réseau, rotor alimenté par un Cyclo-convertisseur
Dans cette configuration les enroulements statoriques sont connectés à un réseau
triphasé fixe tandis que le rotor est relié à un cyclo-convertisseur. La figure (I.6)
représente un schéma de principe de cette catégorie de MADA [1].
Chapitre I Etude de la MADA
12
Figure (I.6) : Schéma de l’alimentation de la MADA pour application moteur Deuxième
configuration
I.5.1.3. Stator Alimenté par onduleur, rotor alimenté par un onduleur
Cette configuration consiste en une MADA dont les deux côtés, stator et rotor,
sont alimentés par des onduleurs de tension .Elle peut prendre deux formes
équivalentes :
Deux onduleurs alimentés en parallèle par un redresseur commun, ce
dernier est donc une source d’alimentation commune aux deux côtés.
Deux onduleurs alimentés par leurs propres redresseurs. Dans ce cas, c’est
le réseau qui est la source du couplage électrique existant entre les deux
côtés [2].
Figure (I.7) : Schéma de l’alimentation de la MADA pour application moteur
Troisième Configuration
Chapitre I Etude de la MADA
13
I.5.2. Fonctionnement en génératrice
L’utilisation de la MADA pour la production de l’énergie électrique à partir de
l’énergie éolienne est très répandue. Bien que cette application ne concerne pas le
thème considéré dans ce mémoire, son étude s’impose du fait du nombre important
des travaux effectués et de la variété des thèmes abordés (modélisation, commande à
vitesse variable, sûreté de fonctionnement, etc.).
La configuration, largement répandue dans les systèmes éoliens à vitesse variable
avec MADA, est représentée par la figure (I.8). Elle consiste à alimenter le rotor par
un convertisseur et à lier le stator directement au réseau [2].
Figure (I.8) : Schéma de l’alimentation de la MADA pour application génératrice
I.5.2.1. Génératrice autonome
Si rV est une tension de commande, rss ietiV , apparaissent comme variables
d'état.la tension statorique au borne des bobines du stator est donnée par l’équation
(1.2). Les paramètres R, L et C de la charge sont indexés par l'indice charge [4].
dtiCdt
idLiRV s
ech
s
echsechs arg
argarg
1 (I.2)
La fréquence de la tension induite au stator est donnée par:
rs fp
f
2 (I.3)
Chapitre I Etude de la MADA
14
I.5.2.2. Génératrice non autonome
Avec la mention que le réseau est un réseau infini, ce qui permettra à la machine
de fonctionner à tension et fréquence statorique fixes. Ainsi la machine fonctionnera à
un flux constant. La puissance mécanique est convertie en puissance électrique au
stator, alors la GADA débite sur le réseau [4].
I.6.Modes opérationnels de la MADA
Les puissances actives de la MADA (en ignorant les pertes) peuvent êtres écrites par
les expressions suivantes [3]:
ertesmrrssrsabs IVIV )Re(3)Re(3
'' (I.4)
fermecjrjspertes (I.5)
Si on néglige les pertes, la puissance mécanique devient :
rsrmg
g
)
1( (I.6)
Par conséquent, sr PgP . (I.7)
sm PgP )1( (I.8)
Avec Ps, Pr et Pm désignent respectivement les puissances du stator, du rotor et
mécanique.
a)Moteur hypo-synchrone b) Moteur hyper-synchrone
c) Génératrice hypo-synchrone d) Génératrice hyper-synchrone
Figure (I. 9) : Modes et régimes de fonctionnement de la MADA
Chapitre I Etude de la MADA
15
La figure (I.9) montre bien que, lorsque la MADA fonctionne en mode moteur
et en régime hypo-synchrone, la puissance Pr est fournie au réseau par le rotor. Ce
régime est connu dans la littérature comme mode de récupération d'énergie de
glissement (fig. (I.9.a)). Si la vitesse augmente de sorte que le moteur fonctionne
en régime hyper-synchrone (fig. (I.9.b)), dans ce cas la puissance Pr est absorbée
par le rotor. Lorsque la MADA fonctionne en mode générateur, et si elle est
entraînée à une vitesse inférieure de la vitesse de synchronisme (régime hypo-
synchrone), la puissance Pr est absorbée par le rotor de celle-ci (figure I.9.c). Si la
vitesse d'entraînement augmente au delà vitesse de synchronisme (régime hyper-
synchrone), la puissance Pr change sa direction et le rotor fournit de la puissance
pour une éventuelle récupération (figure I.9.d) [3].
I.7. Equations de la MADA en régime permanent
Le circuit équivalent de la MADA représenté par la figure (I.10), montre que
celle-ci se comporte comme un transformateur, dont le primaire serait le stator, et
dont le secondaire jouerait le rôle du rotor. On désigne : par Ns et Nr le nombre de
spires par phase du stator et du rotor, par s et r le coefficient de bobinage du
stator et du rotor, par sE et Er la force électromotrice induite par phase du stator et
du rotor, et par m le flux maximal dans l'entrefer créé par chaque pôle [3].
Figure (I.10) : Circuit équivalent par phase de la MADA
Dans l'objectif de simplifier l'analyse en régime permanent, le circuit équivalent
de la figure (I.10) est remplacé par celui de la figure (I.11), dont l'entrefer entre le
stator et le rotor est remplacé par une inductance magnétisante introduite dans le
circuit équivalent qui correspond à un transformateur idéal. Généralement, cette
inductance est incorporée dans le coté statorique.
Chapitre I Etude de la MADA
16
Figure (I.11) : Circuit équivalent par phase de la MADA correspond à un
transformateur idéal
Selon la loi de Faraday et dans les conditions où les enroulements du stator sont
alimentés par une source de tension triphasée équilibrée ainsi que ceux du rotor sont
en circuit ouvert, les courants triphasés dans les enroulements statoriques produisent
un champ tournant dans l'entrefer qui est le siège de f.e.ms induites dans le stator et
dans le rotor [3].
I.7.1. Circuit équivalent de la MADA
Pour concevoir un circuit équivalent de la MADA qui doit répondre aux exigences
de l'étude en régime permanent notamment la quantification des puissances et des
pertes dans la machine, il est nécessaire que celui-ci possède des éléments passifs qui
symbolisent toutes les pertes et les puissances dominantes [3].
Figure (I.12) : Circuit équivalent par phase de la MADA (moteur) en régime
permanent
Si on néglige les pertes, la puissance mécanique devient :
rsrmg
g
)
1( (I.8)
Chapitre I Etude de la MADA
17
Par conséquent,
sr g (I.9)
D'après l'équation (I.9), on constate que, plus le glissement est grand plus la
puissance absorbée ou délivrée par le rotor est importante. Par conséquent, le contrôle
de la puissance rP se fait par l'agissement sur le glissement de la machine au moyen
d'un convertisseur de puissance AC/AC lié au rotor et dimensionné selon le
glissement maximal désiré par un tel fonctionnement [3].
La puissance réactive totale de la machine est calculée d'après le circuit équivalent par
l'expression suivante :
)(3)(3)(3 2
1
2''
1
2
1
''
mmrrsssrrssrstot iLiLiLiVmiVmQQQ
(I.10)
L’expression du couple
)..(. dsqsqsdse iipKC (I.11)
I.8. Bilan de puissances et rendement de la MADA
Les modes et les régimes opérationnels de la MADA sont décrits dans le tableau
(I.1), tout en tenant compte de sens de l'écoulement des différentes puissances dans
les deux régimes de fonctionnement hypo et hyper synchrone pour les modes de
fonctionnements moteur et génératrice. Dans ce cas, on affecte un signe positif à
chaque puissance si celle-ci est délivrée par la MADA, et un signe négatif dans le cas
où celle-ci est absorbée par la MADA la figure (I.11) schématise le bilan des
puissances correspond à chaque mode et régime opérationnels de la MADA [3].
g
0<g<1
Hypo-synchrone
g<0
Hyper-synchrone )( sm
Mode
Opérationnel
Moteur
Générateur
Moteur
Générateur
m >0 <0 >0 <0
s <0 >0 <0 >0
r >0 <0 <0 >0
Tab (I. 1) : Modes et régimes opérationnels de la MADA
Chapitre I Etude de la MADA
18
Les pertes dans la MADA elles dues aux
Pertes dans les enroulements du stator.
Pertes fer.
Pertes dans les enroulements du rotor.
Pertes mécaniques.
Pour un fonctionnement générateur de la MADA, le rendement est défini par
l'expression suivante [1]:
ertesrs
rs
m
rs (I.12)
Dans l'équation (I.12), on considère que Ps et Pr sont positives (délivrées par la
MADA), pour un régime de fonctionnement hyper-synchrone. Pour un
fonctionnement hypo-synchrone, Pr devient négative (absorbée par la MADA). Pm est
la puissance mécanique fournie à la MADA.
I.9. Avantages et inconvénients de la MADA [2]
Comme les autres machines, la MADA présente quelques avantages et
inconvénients qui sont liés à plusieurs facteurs, sa structure, sa stratégie de commande
et ses applications.
I.9.1. Avantages de la MADA
On peut citer quelques avantages de la MADA :
L’accessibilité au stator et au rotor offre l’opportunité d’avoir plusieurs degrés
de liberté pour bien contrôler le transfert des puissances et le facteur de
puissance avec toutes les possibilités de récupération ou l’injection d’énergie
dans les enroulements de la machine.
La capacité de pouvoir augmenter la plage de variation de la vitesse autour de la
vitesse de synchronisme. De plus, l’application de la commande vectorielle
associée à une technique de commande moderne permet d’obtenir un couple
nominal sur une grande plage de vitesse.
Dans la MADA, le circuit rotorique peut être piloté par un convertisseur de
fréquence de puissance relativement faible par rapport au stator. Ce
convertisseur rotorique de haute commutation est utilisé pour réaliser de hautes
performances dynamiques en termes de temps de réponse, de minimisation des
harmoniques et d’amélioration de rendement.
Chapitre I Etude de la MADA
19
Son utilisation est préférée pour ses propriétés de réglage de vitesse par action
sur des résistances placées dans le circuit rotorique, et encore sa possibilité de
démarrer sans demander un courant important du réseau.
Un fonctionnement en régime dégradé, si l’un des deux onduleurs tombe en
panne, plus souple que la machine à simple alimentation.
I.9.2. Inconvénients de la MADA
Tout d’abord, la MADA est une machine asynchrone ; alors le premier inconvénient
est que sa structure est non linéaire, ce qui implique la complexité de sa commande.
En plus de ça, on peut citer les inconvénients suivants :
Le marché traditionnel est conquis par la MAS à cage, très étudiée et très
connue, la nouveauté peut effrayer.
Elle est plus volumineuse qu'une MAS à cage de puissance équivalente.
L'aspect multi-convertisseurs, augmente le nombre de convertisseurs et par
conséquent le prix.
Nous utilisons un nombre des convertisseurs (deux redresseurs et deux
onduleurs ou un redresseur et deux onduleurs) plus importants que la machine
à cage (un redresseur et un onduleur).
Un autre inconvénient apparaît lors de l’étude de cette machine, ce dernier est
la stabilité notamment en boucle ouverte. En effet, dans le cas de la machine
asynchrone conventionnelle celle-ci est garantie par la relation fondamentale
de l’autopilotage réalisant l’asservissement de la vitesse par la fréquence du
stator. Par conséquent, les deux forces magnétomotrices du stator et du rotor
deviennent synchronisées. Mais dans le cas de la machine asynchrone à double
alimentation, la rotation des forces magnétomotrices devient fonction des
fréquences imposées par les deux sources d’alimentation externes. De ce fait,
une certaine synchronisation entre elles est exigée afin de garantir une stabilité
à la machine.
Chapitre I Etude de la MADA
20
I.10.conclusion
L’intérêt porté à la MADA ne cesse de croître pour diverses applications : en tant que
génératrice pour les énergies renouvelables ou en tant que moteur pour certains
applications industrielles. Nous concluons que les intérêts majeurs de l’utilisation de
cette machine sont :
Le convertisseur lié à l’armature rotorique est dimensionné pour une fraction
de la puissance nominale de la machine.
Possibilité de fonctionner sur une grande plage de vitesse en hypo et hyper-
synchronisme.
Possibilité de contrôler à la fois le couple et le facteur de puissance.
Rendement élevé.
Le principal inconvénient de cette machine reste celui de la présence de
balais-collecteurs qui la rend moins robuste et qui nécessite un entretien
régulier.
Chapitre II Modélisation de la MADA
21
II.1.Introduction
La modélisation est un passage obligatoire pour concevoir des systèmes de commande
performants, elle nous permet de simuler la machine et d’en déduire les lois de commande en
manipulant les équations décrivant le comportement de la machine.
Le modèle mathématique d’une machine électrique est un mode de représentation de
la machine idéal permettant de restituer une image de ce que l’on peut observer
expérimentalement, elle apporte une aide appréciable dans la résolution des problèmes
techniques.
Dans cette étude, on adopte les hypothèses simplificatrices suivantes [1] :
l'effet d'encochage ainsi que l'effet de peau sont négligeable;
un même nombre des phases entre le stator et rotor;
une répartition sinusoïdale, le long de l’entrefer, de la force magnétomotrice créée par
chaque bobinage;
l'absence de saturation dans le circuit magnétique;
les pertes ferromagnétiques négligeables.
II.2. Modélisation de la machine asynchrone à double alimentation
II.2.1. Représentation de la MADA dans le système triphasé et biphasé [7]
La machine asynchrone à double alimentation est formée d’un stator fixe, et d’un
rotor cylindrique mobile. Le stator a trois enroulements couplés en étoile ou en triangle et qui
sont alimentés par un système triphasé de tensions, il en résulte alors la création d’un champ
magnétique glissant dans l’entrefer de la machine, (THEOREME DE FERRARIS). La vitesse
de glissement de ce champ par rapport au stator est pss / , où s désigne la
pulsation de réseau d’alimentation statorique triphasée et p le nombre de paires de pôles. Le
rotor de la machine supporte un bobinage triphasé avec un même nombre de paires de pôles
que celui du stator couplé en étoile. La machine asynchrone à double alimentation doit être
représentée dans le système triphasé et biphasé par la figure (II.1).
Chapitre II Modélisation de la MADA
22
Figure (II. 1) : Représentation de la MADA dans le système biphasé et triphasé
II.2.1.1. Les équations électriques de la MADA
A partir de la loi de Faraday qui donne la relation entre la tension V aux bornes d’une
bobine de résistance R, d’inductance L, le courant i, et la variation de flux .
iRVdt
d.
(II.1)
on applique cette relation sur l’enroulement triphasé du stator et de rotor on trouve :
pour le stator :
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
scscssc
sbsbssb
sasassa
.
.
.
(II.2)
as
br
d
q
bs cs
ar
cr
ds
s dr
qs
qr
Chapitre II Modélisation de la MADA
23
pour le rotor :
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
rcrcrrc
rbrbrrb
rararra
.
.
.
(II. 3)
sabcsabcssabcdt
diRV (II.4)
rabcrabcrrabcdt
diRV (II.5)
II.2.1.2. Les équations magnétiques de la MADA
pour le stator :
rcsrscssc
rbsrsbssb
rasrsassa
iMiL
iMiL
iMiL
..
..
..
(II.6)
pour le rotor :
scsrrcrrc
sbsrrbrrb
sasrrarra
iMiL
iMiL
iMiL
..
..
..
(II.7)
rabcsrsabcssabc iMiL (II.8)
sabcsrrabcrrabc iMiL (II.9)
Les équations des flux en fonction des courants s’obtiennent à partir de la matrice
des inductances [L ( )]. Celle-ci comporte 36 coefficients non nuls, dont la moitié de ces
coefficients dépend du temps par l’intermédiaire de l’angle électrique " " qui représente la
position de la phase (ar) du rotor par rapport à la phase (as) du stator, figure (II.1).
L’angle électrique s’exprime par = mpn où p est le nombre de paires de pôles
de la machine et m la position mécanique du rotor par rapport au stator [3].
Chapitre II Modélisation de la MADA
24
rc
rb
ra
sc
sb
sa
rrr
rrr
rrr
sss
sss
sss
rc
rb
ra
sc
sb
sa
i
i
i
i
i
i
lMMMMM
MlMMMM
MMlMMM
MMMlMM
MMMMlM
MMMMMl
132
213
321
123
312
231
(II.10)
avec :
3
2cos
3
2cos
cos
3
2
1
MM
MM
MM
(II.11)
Où M représente la valeur maximale des inductances mutuelles entres les phases statoriques
et rotoriques. La matrice [L(θ)] fait apparaître quatre sous-matrices d’inductances [3]:
rabc
sabc
rsr
srs
rabc
sabc
i
i
LM
ML
(II.12)
La matrice des inductances statorique [Ls ] :
sss
sss
sss
s
lMM
MlM
MMl
L (II.13)
La matrice des inductances rotoriques [Lr ] :
rrr
rrr
rrr
r
lMM
MlM
MMl
L (II.14)
cos)3/2cos()3/2cos(
)3/2cos(cos)3/2cos(
)3/2cos()3/2cos(cos
.][][ MMM sr
t
rs
Cette dernière matrice est normée inductance mutuelle entre le rotor et le stator.
Chapitre II Modélisation de la MADA
25
II.2.1.3. L’équation mécanique
L'étude des régimes transitoires fait intervenir, en plus des grandeurs électriques, les
grandeurs mécaniques. Ainsi, pour compléter le modèle, nous devons ajouter l'équation
mécanique déduite à partir du théorème des moments.
dt
dJCCC fre
(II.15)
.fC f (II.16)
Avec :
J : Est le moment d’inertie du moteur.
f: C’est le coefficient de frottement visqueux.
eC : C’est le couple électromagnétique délivré par le moteur.
rC : C’est le couple résistant, ou de charge.
II.2.1.4. Choix de référentiel [5]
Nous avons trois orientations possibles du repère:
Repère ( , ) lié au stator : .0 mrcoor et
Repère ( yx, ) lié au rotor : .0 rmcoor et
Repère ( qd , ) lié au champ tournant : .msrscoor et
Le système d’axes lié au champ tournant à l’avantage qu’avec une alimentation
sinusoïdale les grandeurs variables sont traitées comme des grandeurs continues [6].
Ainsi que ce référentiel est le seul qui n’introduit pas de simplification dans la
formulation des équations, il est très intéressant dans les problèmes où la fréquence
d’alimentation est constante ce qui simplifie considérablement les calculs.
En plus, le choix d’un tel référentiel approprié pour la modélisation repose sur la
stratégie de commande appliquée et les grandeurs à commander.
II.3. Transformation de PARK
La transformation de Park consiste à appliquer aux courants, tensions, et aux flux un
changement de variable faisant intervenir l’angle entre l’axe d'une phase (Va) statorique et le
système d’axe (d, q), elle est définie par.
Chapitre II Modélisation de la MADA
26
2
1
2
1
2
1
)3/2sin()3/2sin(sin
)3/2cos()3/2cos(cos
.3
2][
pA (II.17)
L’angle dans la matrice de Park Ap prend la valeur
( s) pour les grandeurs statoriques et ( s - r) pour les grandeurs rotoriques.
D’autre part :
2
1)3/2sin()3/2cos(
2
1)3/2sin()3/2cos(
2
1sincos
.3
2][ 1
pA (II.18)
II.3.1. Application de la transformation de PARK
En appliquant la transformation de Park aux équations de la machine asynchrone à
double alimentation dans le repère quelconque (équations (II.2), (II.3)). Alors le modèle de la
machine est obtenu en tenant compte des composantes homopolaires sous la forme suivante :
dqPdqPdqP Adt
diARVA
111 ][][][][][ (II.19)
dqPdqdqdq Adt
d
dt
diRV
1][][][][ (II.20)
dt
dA
dt
dA PP
01
10]][[][ 1
(II.21)
Tel que :
Pour les grandeurs statoriques : = s
Pour les grandeurs rotoriques : = s- r
En remplaçant la relation (II.9) dans (II.10) on obtient le modèle biphasé équivalent suivant :
q
d
d
q
dd
dt
d
dt
diRV
dt
d
dt
diRV
.
.
(II.22)
Chapitre II Modélisation de la MADA
27
A partir de ce qui précède on tire les équations suivantes :
drms
qr
qrrqr
qrms
dr
drrdr
dss
qs
qssqs
qss
ds
dssds
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
)(.
)(.
.
.
(II.23)
Avec:
rsrs
rscoor
s
s
scoor
dt
d
dt
d
dt
d
dt
d
)(
L’équation (II.18) représente le modèle de la machine asynchrone à double alimentation
dans le repère ),( qd lié au champ tournant.
En appliquant la transformation de Park pour établir les relations entre les flux d’axes
),( qd et ceux des axes ),,( cba on obtient :
rPdqr
sPdqs
A
A (II.24)
Pour le stator :
dqrPsrPdqsPsPdqs
rsrssPdqs
iAMAiALA
iMiLA
11
(II.25)
Chapitre II Modélisation de la MADA
28
Pour le rotor :
dqsPsrPdqrPrPdqr
ssrrrPdqr
iAMAiALA
iMiLA
11
(II.26)
Après un calcul prolongé et fastidieux des équations (II.20) et (II.21) on obtient le
système matriciel suivant :
rrsr
rrsr
srss
srss
qr
dr
qs
ds
MlM
MlM
MMl
MMl
0)(2/30
00)(2/3
)(2/300
02/30
qr
dr
qs
ds
i
i
i
i
(II.27)
Pour :
ss MlL S : inductance cyclique statorique.
rr MlL r : inductance cyclique rotorique.
srML .2/3m : inductance mutuelle cyclique entre l’enroulement du stator et
celui du rotor
On obtient :
qr
dr
qs
ds
=
rm
rm
ms
ms
LL
LL
LL
LL
00
00
00
00
qr
dr
qs
ds
i
i
i
i
(II.28)
II.4. Expression du couple
On a : i .V i .V P qsqsdsdss
En remplaçant les tensions par leurs valeurs, on obtient :
emejss
dsqsqsdssqsqsdsdsqsdsss
qsdssqsqsqssdsqssdsdsdsss
iiidt
di
dt
diiR
iidt
diRii
dt
diR
)..()..()(
........
22
22
(II.29)
Chapitre II Modélisation de la MADA
29
)..(
..
)( 22
dsqsqsdssem
qsqsdsdse
qsdssjs
ii
idt
di
dt
d
iiR
(II.30)
js : Les pertes joule du stator.
e : L’énergie électromagnétique transitoire.
em : La puissance électromagnétique.
A partir de la relation qui donne l’énergie électromagnétique en fonction du couple :
esem C. (II.31)
On distingue l’expression du couple :
)..(. dsqsqsdse iipKC (II.32)
Les puissances au stator et le rotor sont données comme suit :
)(
)(
sss
sss
iVQ
iV (II.33)
)(
)(
rrr
rrr
iVQ
iV (II.34)
II.5. Fonctionnement moteur
Les équations de moteur les mêmes équations générales de la MADA.
En utilisant les équations suivantes :
ssssss jdt
diRV ... (II.35)
rsrrrr jdt
diRV )(. (II.37)
Les équations des flux restent invariantes quelque soit le référentiel.
Chapitre II Modélisation de la MADA
30
(Equation Rigides)
(II.38)
rrsr iLiM .. (II.39)
Equation du couple électromagnétique
Le couple électromagnétique développé par la machine est donné par la formule suivante :
).(
ss
emem
e imppC
(II.40)
Equation mécanique de la machine
Le mouvement de rotation de la machine, chargée par un couple résistant Cr et ayant un
coefficient de frottement ‘f` supposé linéaire, est régie par l’équation d’équilibre des solide
en rotation qui suit :
fdt
dJCC re (II.41)
On passe au domaine Laplacien pour trouver la fonction de la machine
re CC :
fsJCC re
. (II.42)
Simulation de la machine implantée vectoriellement
Après avoir abouti aux équations de la machine dans le référentiel commun, il est
commode d’intégrer les éléments dérivés (flux) et réécrire les équations comme suit :
sssssss jiRVdt
d... (II.43)
ssrrrrr jiRVdt
d)(. (II.44)
Les courants seront exprimés par les flux à partir des équations rigides :
rss AAi .. 1211 Les ijB sont les éléments de la matrice inverse de
r
s
LM
MLB
rsr AAi .. 2221
rsss iMiL ..
Chapitre II Modélisation de la MADA
31
Figure (II.2) : Modèle vectoriel de simulation (Moteur)
II.6. Fonctionnement génératrice [7]
L’adoption des conventions « générateur » au stator et « récepteur» au rotor donne lieu
au changement de signe sur les courants tels que :
ss ii :générateur,
rr ii : Récepteur
s
B11
B12
B21 B22
Chapitre II Modélisation de la MADA
32
II.6.1. Les équations électriques du stator et le rotor dans le repère qd ,
ms
rq
rqrrq
ms
rd
rdrrd
sds
sq
sqssq
sqs
sd
sdssd
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
.
.
..
..
(II.45)
II.6.2. Les équations magnétiques du stator et le rotor dans le repère qd ,
sqrsrqrrq
sdrsrdrrd
rqsrsqssq
rdsrsdssd
iMiL
iMiL
iMiL
iMiL
..
..
..
..
(II.46)
L’équation de tension du stator utilisée pour l’expresion suivants :
sss
sss jdt
diRV
... (II.47)
ss iRV . (II.48)
On comparent les deux équations (II.47) et (II.48) :
ssss
ss iRjdt
diR ....
(II.49)
On en déduit :
ssssss jiRiR
dt
d
.... (II.50)
sssss jiRR
dt
d
..)( (II.51)
Chapitre II Modélisation de la MADA
33
(Equation Rigides)
(II.52)
rrsr iLiM .. (II.53)
L’expression de la puissance active et réactive est donnée par :
)..(2
3
)..(2
3
sqsdsdsqs
sqsqsdsds
iViVQ
iViV
(II.54)
)..(2
3
)..(2
3
rqrdrdrqr
rqrqrdrdr
iViVQ
iViV
(II.55)
L’expression du couple :
)..( sdrqsqrd
s
e iiL
mPC (II.56)
Figure (II.3) : Modèle vectoriel de simulation (Génératrice)
rsss iMiL ..
s
r
Chapitre II Modélisation de la MADA
34
II.7.conclusion
Dans cette étude de modélisation nous a permis de présenter les fondements sur la
MADA, Le modèle de la machine asynchrone à double alimentation présenté dans ce chapitre
nous ont permis l’analyse de cette machine dans les deux modes de fonctionnement (Moteur,
génératrice) en régime dynamique. Ainsi sa modélisation sous forme d'équations
mathématiques.
Chapitre III Simulation de la MADA
35
III.1.Introduction
Nous allons étudier la machine asynchrone double alimentée (MADA) à travers son
modèle mathématique de Park, basée sur les équations électromagnétiques et mécaniques de
cette machine, en simulant ce modèle, implanté vectoriellement, dans SIMULNK
(Matlab).On va effectuer plusieurs types d'alimentation sur ses deux armatures (stator et rotor)
et voir la validité de ce modèle par l'observation de la machine dans ces différents régimes.
III.2.Fonctionnement Moteur
Pour le fonctionnement moteur nous avons implanté les équations qui régissent ce
mode de fonctionnement dont les grandeurs sont transférées au repère commun (repère du
synchronisme) selon le schéma de simulation de la figure ci-dessous. Figure (III.1)
La machine sur laquelle nous avons fait nos essais de simulation:
Figure (III.1) : Schéma bloc de Simulation
Chapitre III Simulation de la MADA
36
III.2.1. Essai machine asynchrone (rotor en court circuit)
Dans cette étape nous avons alimenté le stator par une tension alternative de valeur efficace
Vs=220 V, et d’une fréquence constante Fs=50 HZ, le rotor étant en court circuit au démarrage, et
après que la machine établisse sa vitesse nominale nous avons chargé la machine avec sa charge
nominale Cr=25 N .m.
En visualisant les paramètres (is, ir, vitesse Ω et couple Ce) nous avons eu les courbes
représentée sur la figure (III.2) suivante :
Figure (III.2) : Essai machine asynchrone Charge nominale 25 N.m
Discussion :
La machine à vide s’approche de sa vitesse de synchronisme au bout d’un temps de
réponse petit (moins de 0,3 s) et elle parait stable même après application de la charge
nominale qui à fait diminuer légèrement la vitesse sans que la machine perde sa stabilité.
Les courant statoriques son normaux de l’ordre de 10 A et les courants rotoriques sont
d’une petite fréquence ce qui vérifie fr=g*fs. (g : le glissement de la machine< <1).
III.2.2.Injection d’une tension alternative au circuit du rotor
Dans cet essai nous avons démarré la machine dans son mode asynchrone et après
qu’elle avait établi sa vitesse nominale nous avons injecté une tension alternative dans son
circuit du rotor puis nous avons chargé la machine avec sa charge nominale (Cr=25N.m).
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
temps[s]
vite
sse[
tr/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
stat
oriq
ue [
Is]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant r
otor
ique
[Ir]
Chapitre III Simulation de la MADA
37
Nous avons enquêter par plusieurs valeurs de la tension et de la fréquence au rotor, et
finalement nous avons opté pour les valeurs : veff=35V, Fr= 3Hz qui donnaient de bon
résultat de fonctionnement illustré par les courbes des figures qui suivent.
Figure (III.3) : Injection la tension alternative (Après 0.5) Vr=35 ; Fr=3 HZ ; Cr=25 N.m ;
N=1411 tr/min (régime hypo synchrone
Figure (III.4) : Injection la tension alternative (Après 0,5s) Vr=35 V ; Fr=5 HZ ; Cr=25
N.m N=1350 tr/m (régime hypo synchrone)
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
2000
temps[s]
vite
sse[t
r/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
stat
oriq
ue[I
s]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
roto
rique
[Ir]
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
2000
temps[s]
vite
sse[
tr/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant r
otor
ique
[Ir]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
stat
oriq
ue[I
s]
Chapitre III Simulation de la MADA
38
Figure (III.5) : Injection la tension alternative (Après 0,5s)
Vr= 35 V ; Fr=8 HZ ; Cr=25 N.m ; N=1260 tr/min (régime hypo synchrone)
Discussion
Sur la figure (3), représentant le régime hypo synchrone (la vitesse de rotation est
inférieure à la vitesse du synchronisme), on voit que la machine démarre au synchronisme
(N=Ns) et après l’alimentation du rotor par une tension alternative la vitesse baisse en dessous
de la vitesse du synchronisme ; ce qui est expliqué par les courants d’alimentation rotoriques
et tournant dans le même sens que le champ statorique, c’est le cas ou le rotor est en état de
fournir de l’énergie au réseau (fonctionnement moteur).
La machine maintient sa vitesse de rotation même après application de la charge
nominale (donc elle rejette la perturbation du couple résistant) et elle se comporte comme si
elle est commandée, en boucle ouverte de vitesse, par une alimentation au rotor.
On peut aussi varier la vitesse de rotation de la machine en modifiant la fréquence
dans le rotor ; la figure(4) montre un exemple de cette opération ou la vitesse est abaissé
jusqu'à 1350 tr/m par une variation de la fréquence rotorique de 3 HZ à 5HZ Cette variation
de fréquence rotorique est très limitée car la machine a montré une très haute sensibilité aux
variations de cette fréquence (rotorique) comme le montre la figure(5) là ou nous avons
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
2000
temps[s]
vite
sse[
tr/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
e[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
stat
oriq
ue[I
s]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
coura
nt
roto
rque[I
r]
Chapitre III Simulation de la MADA
39
alimenté le rotor par une tension à 8 HZ (Perte de stabilité). Aussi on peut dire que la charge
joue un rôle d’aide à la stabilité de ce type de machine voir la figure (5).
Une autre méthode de variation de la vitesse de cette machine en inversant l’ordre des
phases d’alimentions dans le rotor de celle–ci ; donc on change le sens de rotation du champ à
une vitesse supérieur à celle du stator et de mener de ce fait la machine à tourner à une vitesse
supérieure à celle du synchronisme (régime hyper synchrone).
La figure (6) présente ce mode de fonctionnement ou l’application de la charge
nominale avec une tension de (Vreff =25 V, Fr=3 HZ) déstabilise la machine diminue et le
couple maximal devient plus faible. On peut récupérer cette diminution en augmentant la
tension du rotor dans les limites ou les courants statorique et rotorique ne prennent pas des
valeurs non admissibles dans les bobines de la machine. Un exemple est traité dans la figure
(7).
Figure (III.6) : Injection la tension alternative (Après 0,5s) Vr= 30 V ; Fr=3 HZ ; Cr=25
N.m ; (régime hyper synchrone)
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
2000
temps[s]
vite
sse[
tr/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
coura
nt
sta
torique[I
s]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
courn
t ro
torique[I
r]
Chapitre III Simulation de la MADA
40
Figure (III.7) : Injection la tension alternative (Après 0,5s) Vr= 50 V ; Fr= 3 HZ ; Cr=25
N.m ; (régime hyper synchrone) N 1600 tr/min
III.2.3.Injection d’une tension continue
Après établissement du régime permanent en asynchrone nous avons injecté une tension
continue. Nous avons obtenu les résultats de la figure (III.8).
Figure (III.8) : Injection la tension continus (Après 1s) Vr= 30 V ; Fr= 3 HZ ; Cr=25
N.m ; (l’asynchrone synchronisme) N=1500 tr/min
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
coura
nt
stato
rique[I
r]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
roto
rique
[Ir]
0 0.5 1 1.5 20
500
1000
1500
temps[s]
vite
sse[
tr/m
in]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
roto
rique
[Ir]
0 0.5 1 1.5 2-100
0
100
200
temps[s]
coup
le[N
.m]
0 0.5 1 1.5 2-100
-50
0
50
100
temps[s]
cour
ant
stat
oriq
ue[I
s]
0 0.5 1 1.5 20
1000
2000
temp[s]
vite
sse[
tr/m
in]
Chapitre III Simulation de la MADA
41
Discussion
Cette étape consiste comme nous l’avons déjà dit à alimenté le rotor bobiné par une
tension continue mais après un démarrage en court-circuit ; ce type d’alimentation qui semple
beaucoup à celui d’une machine synchrone.
A partir des courbes de la figure (III. 9) on voit que la vitesse atteinte la valeur 1500tr/min la
machine maintient la même vitesse de rotation du synchronisme et fonctionne dans l’aspect
d’une machine synchrone appelé l’asynchrone synchronisé.
L’application de la charge sur l’arbre de la machine n’a pas perturbé la stabilité de cette
derrière et l’a laissé tourner à la vitesse de synchronisme.
Les courants dans le stator ont des valeurs normales et alternatives comme dans tous
les essais qui précédent, par contre les courants rotoriques sont continus et des valeurs
normales après l’injection du continu.
III.3.Fonctionnement Génératrice
Le schéma de simulation la machine implanté vectoriellement et présenté par la Figure III.10
Figure (III.10) : Schéma bloc de Simulation de la génératrice
Chapitre III Simulation de la MADA
42
III.3.1.Fonctionnement à Ωm = 150 rad /s, Vr=16V, Fr=2
Dans cet essai nous avons tourner la génératrice GADA à une vitesse de 150 rad/s en
alimentant le circuit du rotor par une tension de Vr=16 V et une fréquence Fr=2 Hz afin que la
machine débite une tension statorique nominale de l’ordre de 220 V.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-400
-200
0
200
400
Tensio
n S
tato
rique
3 p
hasé
0 0.2 0.4 0.6 0.8-400
-200
0
200
400
Tensio
n S
tato
rique V
sa
0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5-400
-200
0
200
400
Tensio
n S
tato
rique V
sa
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1-4
-2
0
2
4
Coura
nt
Roto
rique
3 p
hasé
0 0.2 0.4 0.6 0.8-4
-2
0
2
4
Coura
nt
Roto
rique I
ra
0.4 0.42 0.44 0.46 0.48 0.5-4
-2
0
2
4
Coura
nt
Roto
rique I
ra
Figure (III.11) : Les tensions statoriques et courants et rotoriques.
On observe dans cet essai et a partir de la courbe de la figure (Fig III.11) que la tension
et le courant débités sur une charge résistive de 100 Ω évoluent exponentiellement dans un
régime transitoire très court puis se stabilisent en régime permanent aux valeur Vs=220 V et
Is≈2 A.
Afin d’observer les variations des grandeurs de la GADA dans les différents modes de
fonctionnement, nous avons procédé par quelque essai en variant une grandeur rotoriques et
voir son influence sur la tension et puissance statoriques.
III.3.2. Essai 1: Variation de Vr : (Ω = 150, Fr=2 Hz)
dans cet essai, nous avons alimenté le rotor par la tension Vr=16 V et à l’instant T=1s
on augmente cette tension à la valeur Vr=20 V en gardant fr=2 et une vitesse d’entrainement
Ω=150 rad/s.Nous avons eu les courbes de la figure (Fig.III.12).
Chapitre III Simulation de la MADA
43
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-300
-200
-100
0
100
200
300
tensio
n s
tato
rique V
sa (
Volt)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-4
-2
0
2
4
Coura
nt
sta
torique I
s(A
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20
500
1000
1500
Puis
sance a
ctive P
s (
Watt
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1
-0.5
0
0.5
1x 10
-12
Puis
sance r
eactive Q
s
Figure (III.12) : variation la tension Vr=16:20 V,et Fr=2 Hz et Ω=150 rad/s.
On remarque d'après la figure précédente que la variation de la tension rotorique
entraine un augmentation considérable dans les puissances statoriques (la puissance Qs est
pratiquement nulle car la charge choisie est purement résistive. la tension Vs et le courant Is
est affecté ainsi par cette variation de la valeur vs=220 à Vs≈250 V.
III.3.3. Essai 2: Variation de la vitesse : (Fr=2 Hz, Vr=16 V)
Maintenant on va garder la valeur de la tension Vr=16 V à une fréquence Fr=2Hz
main on change la vitesse de rotation de la machine de 150 rad/s à 165 rad/s et on fait nos
observations sur les grandeurs statoriques représentées sur la figure ci-dessous.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-300
-200
-100
0
100
200
300
Tensio
n s
tato
rique V
sa (
Volt)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-3
-2
-1
0
1
2
3
4
coura
nt
sta
torique I
sa (
A)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20
200
400
600
800
1000
puis
sance a
ctive P
s (
Watt
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1
-0.5
0
0.5
1x 10
-12
puis
sance r
eactive Q
s
Figure (III.14) : variation de la vitesse Ω=150 :165 rad/s, Vr=16V Fr=2 Hz.
Chapitre III Simulation de la MADA
44
On constate dans cette partie que la variation de la vitesse de rotation se repercute sur
les grandeurs du stator et qu la puissance a augmenté en augmentant la vitesse mais pas de la
meme sensibilité que pour l’essai precedent (variation de Vr). de meme pour la tension qui est
elevée de quelque volt par rapport à celle de la variation de Vr où la tension Vs à augmenté
beaucoup plus.
III.3.4.Essai 3 : Variation de la fréquence Fr=2 : 4 Hz, Vr=16 Ω=150 rad/s
ce dernier essai concerne la variation de la frequence de la tension rotorique que nous
allons variée à l’instant t=1s en fixant les autre grandeur rotorique et voir l’influence sur Vs,
Is et Ps.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-400
-200
0
200
400
Tensio
n s
tato
rique V
sa (
Volt)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-4
-2
0
2
4
Coura
nt
sta
torique I
sa (
A)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20
200
400
600
800
1000
Puis
sance a
ctive P
s (
Watt
)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1
-0.5
0
0.5
1x 10
-12
Puis
sance r
eactive Q
s
Figure (III.15) : variation de la fréquence Fr=2 : 4Hz Vr=16 V Ω=150 rad/s
Selon les courbes de la figure ci-dessus la machine présente une très grande sensibilité
à la variation de la fréquence rotorique et une légère augmentation a fait diminuer la puissance
fournie par la génératrice d’une quantité très importante.
III.4.Conclusion
Dans ce travail nous avons observé et essayé de faire fonctionner la machine double
alimentée dans de différents régimes et observer son comportement dans ces différents cas a
fin de valider le modèle mathématique que nous venons de herbillé à cette machine au début
de ce travail.
Au cours des essais exercés sur cette machine nous avons observé que cette dernière
ne peut démarrer en double alimenté et qu'elle doit être démarrée en court-circuit. Nous avons
Chapitre III Simulation de la MADA
45
vu que la variation de la vitesse de cette machine est fonction de la fréquence de la tension
d'alimentation du rotor: plus qu'on augmente cette fréquence plus que la vitesse baisse; la
machine à montrer une sensibilité aux variations des paramètres d'alimentation rotorique et
qu'elle peut perdre sa stabilité par un mauvais choix de l'amplitude ou de la fréquence
rotoriques.
En tournant à une vitesse supérieure à la vitesse synchrone (hyper synchrone) la
machine perd une valeur de son couple maximale donc sa capacité de charge diminue. Nous
avons aussi constaté que la charge était un paramètre stabilisant pour ce type de machines.
Son fonctionnement est similaire à une machine synchrone lors de l'injection d'une
tension continue au rotor.
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
46
Axe du Stator
Axe du rotor
Axe d
Axe q
IV.1.Introduction
La commande vectorielle est l’une des techniques les plus utilisées pour la commande
des machines électriques. Elle repose sur une loi de commande conduisant à une
caractéristique de réglage similaire à celle d’une machine à courant continu à excitation
séparée. Pour le cas du contrôle vectoriel de la GADA, il sera question de maîtriser les
échanges d’énergie et notamment les transferts de puissances active et réactive envoyées sur
le réseau. Pour le cas de ce travail, le référentiel (d,q) est callé sur le flux statorique. La
commande concerne, bien entendu, les puissances renvoyées sur le réseau, donc du coté du
stator (convention générateur) et par conséquent le rotor sera considère comme un organe de
commande (convention récepteur).
IV.2.Principe de la commande à flux oriente
Dans ce travail, il sera exposé le développement de la commande vectorielle à flux
statorique orienté de la GADA. Ainsi, comme il est montré dans la figure (IV.1), le flux sera
callé sur l’axe (d) et la tension du stator sur l’axe (q), cette dernière contrainte est favorable
pour disposer d’un modèle de commande simplifié.
Figure(IV.1) : Orientation du flux statorique
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
47
IV.3.Application de la commande vectorielle a la GADA
Le modèle biphasé équivalent de la GADA exprimé dans le référentiel ),( qd est donné
par le système d'équations différentielles suivant:
Les équations électriques:
drms
qr
qrrqr
qrms
dr
drrdr
dss
qs
qssqs
qss
ds
dssds
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
dt
diRV
)(.
)(.
.
.
(IV.1)
Les équations magnétiques:
qssrqrrqr
dssrdrrdr
qrsrqssqs
drsrdssds
iMiL
iMiL
iMiL
iMiL
(IV.2)
Les puissances actives et réactive du coté statorique sont données par les expressions
suivantes:
qsdsdsqssss
qsqsdsdssss
iViViVQ
iViViVP (IV.3)
La contrainte d'orientation du flux statorique permet d'écrire 0 qs et
sds (avec l'hypothèse d'un flux statorique constant). Ainsi à partir de (IV.3), on obtient
les expressions suivantes :
qr
s
qs
ss
qs
dr
s
ds
iL
Mi
L
Vi
L
Mi
(IV.4)
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
48
Si l'on néglige la résistance du stator, ce qui est une hypothèse valable pour les
machines de moyennes et grandes puissances utilisées dans l'énergie éolienne. En tenant
compte de l'orientation du flux et de la tension du stator (valeur constante, imposé par le
réseau) selon la figure (IV.1), on peut récrire d'après les deux premières équations du
l'équation (IV.1) ce qui suit:
sssqs
s
ds
VV
dt
dV
0 (IV.5)
D’où:
s
ss
V
(IV.6)
En injectant (IV.6) dans (IV.2), on aura
iqrL
L
VMiL
rqr
ss
sdrrdr
(IV.7)
Avec :rs LL
M
2
1 , coefficient e dispersion de la machine.
En remplaçant les expressions (IV.6) et (IV.7) dans (IV.3), on obtient.
ss
s
sdrs
s
s
qrs
s
s
L
VViV
L
MQ
iVL
MP
(IV.8)
Il ressort de l'expression (IV.8) que le contrôle des puissances active et réactive au stator
est découplé. La puissance active au stator produite par la machine est contrôlée par la
composante qri . Si la tension et la fréquence sont imposées par le réseau, la puissance
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
49
réactive peut être contrôlée par la composante dri , (éventuellement contrôlé à zéro pour
obtenir un facteur de puissance unitaire au stator).
En remplaçant (IV.7) dans les expressions des tensions rotoriques dans le système d'équations
(IV.1) on aura:
s
s
drrs
qr
rqrrqr
qrrs
dr
rdrrdr
L
VMgiLg
dt
diLiRV
iLgdt
diLiRV
(IV.9)
D'après (IV.9), la commande vectorielle de la GADA revient alors à contrôler les deux
puissances s et sQ par les composantes drV et qrV .A partir des équations (IV.8) et (IV.9), on
peut établir le schéma bloc de la GADA, voir figure (IV.2).
Figure (IV.2) : Schéma bloc de la GADA sous les contraintes du flux et
de la tension orientée
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
50
Si l’on observe le schéma de la figure (IV.2), on s’aperçoit que les courants rotorique sont liés
aux puissances actives et réactives par le terme s
s
L
MV.le modèle (IV.9) et non linéaire à cause des
termes de couplage ( qrrs iLg ) et ( drrs iLg ).Ces termes de couplage considérés comme des
perturbations à compenser pour obtenir une commande découplée ; i.e. en éliminant les interactions
entre la commande des puissances directe et en quadrature [4].
VI.3.1. Calcul des paramètres du régulateur PI [3]
Le régulateur PI utilisé pour le réglage des puissances active et réactive, offre
plusieurs avantages notamment la rapidité et la simplicité à mettre en ouvre, ainsi qu'il offre
des performances acceptables à la régulation du système considéré.
Dans la littérature, il existe plusieurs méthodes de la conception des régulateurs PI. Dans
notre travail, nous nous intéressons à la méthode de conception qui est basée sur la
compensation de la constante de temps du régulateur avec celle du processus de la grandeur à
réguler.
Figure (IV.3): Schéma bloc du système de régulation
La figure (IV.3) montre un système de réglage de chaque puissance au niveau du stator
de la MADA en boucle fermée par un régulateur PI. Dans ce cas, la fonction de transfert de
chaque puissance est déduite à partir du modèle de la MADA en tenant compte de l'équation
(IV.14). La fonction de transfert en boucle ouverte (FBO) du système de régulation de la figure
(IV.3) s'écrit comme suit :
S
KK i
p rsrs
sq
LSLRL
VM
.
Xref X
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
51
sL
R
LL
VM
K
s
K
Ks
F
r
r
rs
s
p
p
i
BO
(IV.10)
La méthode de compensation des pôles consiste à éliminer le zéro de la fonction de
transfert et ceci nous conduit à l'égalité suivante:
r
r
p
i
L
R
K
K (IV.11)
Notons toutefois ici que la compensation des pôles n'a d'intérêt que si les paramètres
de la machine sont connus avec une certaine précision car les gains des régulateurs dépendent
de ces paramètres.
Après la compensation, on obtient la fonction FBO suivante :
sLL
VMKF
rs
sp
BO
(IV.12)
Ce qui nous donne la fonction de transfert en boucle fermée suivante:
sFBF
1
1 (IV.13)
Avec :
sp
rs
VMK
LL
(IV.14)
Est le temps de réponse du système que l'on fixe préalablement. Dans ce cas, les gains des
régulateurs PI sont exprimés en fonction des paramètres de la machine et du temps de réponse
comme suit [3]:
s
sr
i
s
rs
p
VM
LRK
VM
LLK
(IV.15)
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
52
IV.4.Commande directe
Dans le contrôle vectoriel direct, l’idée sur la régulation consiste à contrôler
indépendamment et directement les puissances sP et sQ de la GADA, dans lequel on
négligera Les termes de couplages. Le schéma de la figure (IV.3) présente le principe de la
commande dite directe [4].
Figure (IV.3) : Schéma de principe de la commande directe
IV.5 Simulation et Résultats
Pour valider cette théorie de commande nous avons simulé cette commande dans
l’environnement Matlab en utilisant la même machine étudiée dans la chapitre précédent ; le
schéma de simulation du contrôle des puissances de la GADA par la méthode d’orientation du
flux statorique commande direct est donnée sur la figure (IV.4) suivante :
Régulateur_PS
Mesure de puissance
active et réactive
Régulateur_QS
GIDA
Psref
Qsref
Psmes
Qsmes
Park
inverse
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
53
Figure (IV.4) : la commande vectorielle des puissances Actives et réactives de la GADA
Essai 1 :
Dans cet essai nous avons proposé un profil de puissances active et réactive de
références souhaité fournie par la GADA qui est représenté sur la figure suivante :
0 1 2 3 4 5 6-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1x 10
4
Pu
issa
nce
active
de
re
fere
nce
Ps R
ef (W
att)
0 1 2 3 4 5 6-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1x 10
4
Pu
issa
nce
re
active
de
re
fere
nce
Qs R
ef (V
ar)
Ps Ref Qs Ref
Figure (VI.5) : profile des puissances active et réactive de références
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
54
Les résultats obtenus sont résumés dans la figure ci-dessous :
0 1 2 3 4 5 6-1
-0.5
0
0.5
1
1.5x 10
4P
uis
sa
nce
active
Ps (
Wa
tt)
0 1 2 3 4 5 6-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2x 10
4
Pu
issa
nce
Re
active
Qs (
Va
r)
Ps Qs
Figure (IV.6): Les puissances active et réactive statoriques fournies par la GADA
On observe a partir de ces courbes l’efficacité de cette commande où les puissances mesurées
au borne du stator Ps et Qs suivent correctement leurs consignes Psref et Qsref et répondent avec un
temps de réponse très petit.
0 1 2 3 4 5 6-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Co
mp
osa
nte
Vrq
* d
e la
te
nsio
n r
oto
riq
ue
de
co
mm
an
de
0 1 2 3 4 5 6-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Co
mp
osa
nte
Vrd
* d
e la
te
nsio
n r
oto
riq
ue
de
co
mm
an
de
Vrq Ref Vrd Ref
Figure (IV.7): Les composantes de tension rotorique Vref
Chapitre IV Commande vectorielle des puissances active et réactive de la GADA
55
Il parait clair de ces courbes que la composante Vrq varie de la même allure que la puissance
active et quelle est la composante responsable sur le contrôle de cette puissance dans la commande par
orientation du flux statorique de même pour la variation de la composante Vrd et la puissance réactive.
Essai 2 :
Dans cet essai on veut voir l’influence des termes de couplage que nous avons négligé dans la
commande direct des puissances. Pour cela on va effectuer des variations des puissances de références
dans des instants différents. Nous avons abouti aux résultats suivants.
Figure (IV.8) : Les puissances active et réactive statoriques,la GADA
On observe sur les courbes de la figure (IV.8) que lorsque nous avons varié à t=1s la
puissance active de Ps=-3000 Watt à la valeur -4000 Watt, la puissance réactive à subit un
petit pique dans un régime transitoire très court puis se stabilise sur la valeur consigne et cela
à cause des termes de couplage entre Vrd et Vrq déjà explique dans le schéma bloque de la
figure (IV.2).
IV.6. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons évalué et examiné par simulation les performances et la
robustesse des différents systèmes de régulations des puissances active et réactive au niveau
du stator de la MADA en mode générateur pour un fonctionnement à vitesse constante et
variable. D'après les résultats obtenus, nous avons constaté que la méthode directe de réglage
des puissances présente la simplicité à mettre en œuvre, ainsi que de hautes performances
dans le cas d'un fonctionnement à vitesse constante.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-5000
0
5000
10000
15000
20000
puis
sance a
ctiveP
s
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-5000
0
5000
10000
15000
20000
puis
sance r
éactive Q
s
Conclusion générale
56
Conclusion générale
Les travaux présentés dans ce mémoire ont essentiellement porté sur l’étude de
la modélisation de la machine asynchrone double alimentée moteur et génératrice.
Nous avons présenté la machine asynchrone double alimentée via deux différentes
structures fonctionnement moteur et fonctionnement génératrice.
On a d’abord présenté dans le premier chapitre des différentes structures de la
machine asynchrone double alimentée.
Ensuite on a modélisé la MADA et la GADA en utilisant le modèle de Park, La
modélisation du moteur asynchrone double alimentée par les équations d’état dans la
référentiel (d,q) nous a été très bénéfique, du fait qu’elle nous amène de conclure que,
le moteur asynchrone double alimentée peut être commandé en utilisant la
transformation de Park (d,q).
La modélisation nous a permis de simuler la machine et d’en déduire les lois de
commande en manipulant les équations décrivant le comportement de la machine.
Ensuite nous avons fait des testes de simulation pour les deu types de la machine
(MADA et GADA).
Finalement nous avons fait la commande vectorielle appliqué à la génératrice
asynchrone double alimentée (GADA) Les résultats de simulation obtenus montrent
bien les performances de la commande vectorielle au point de vue précision, stabilité
et robustesse.
Perspective :
Ce travail pourra être amélioré et avoir des perspectives en considérant :
Application avec convertisseurs.
Application d’autre technique de commande.
الملخص
في هذا العول قونا بذراست الآلت اللاتزاهنيت هضاعفت التغذيت بذأنا بذراست نظزيت تن قونا بالنوذجت الزياضيت للواكنت
MADA) ) قونا بذراست هحاكاة لهذه الآلت في )الاستطاعت، العزم، السزعت ،التىتز والتيار( و هن أجل الاختبار لنظام استخزاج،
)تيار، تىتز ، عزم و استطاعت)الوويزة لهذه الآلت هن لاستخزاج الونحنياث(MATLAB / SIMULINK)البزناهج الوسوى
وفي الأخيز أنشأنا ها يسوى بالتحكن في الاستطاعت و ضبطها في نفس البزناهج وهن اجل الوقارنت بين الاستطاعت الوقاست و
(تىتز، استطاعت فعالت و رديت )الاستطاعت الوزجعت قونا باستخزاج الونحنياث الوناسبت هن
Résumé
Parmi les différents types de moteurs asynchrones alternatifs, on trouve la machine asynchrone
double alimentée qui est devenu un choix très populaire dans la technologie d'entraînement au cours
des dernières années en raison de certaines de ses propres caractéristiques avantageuses.
La présente étude a pour deux objectifs, en premier lieu est de la modélisation de la machine
asynchrone double alimentée est le deuxième objectif c'est la commande directe du cette machine
finalement on termine cette étude par des résultats de simulation obtenus dans l’environnement
MATLAB / SIMULINK.
Abstract
Among the various types of alternate asynchronous motors, finds of it the machine induction
doubles fed became a very popular choice in the technology of drive during the last years because of
some of its own advantageous characteristics.
The present study has for two objectives, the first one is modeling of the asynchronous machine
doubles fed is the second objective if the direct order of this machine finally finishes of it this study
by results of simulation obtained in environment MATLAB/SIMULINK.
Bibliographie
57
[1] AKKARI NADIA, <Contribution a l’alimentation de la Robustesse de la
Commande d’une Machine Asynchrone a Double Alimentation >, Thèse de Doctorat,
Université de Batna, 02 juin 2010.
[2] Elbia.Yousef, <commande Floue Optimisée d’une Machine Asynchrone à double
alimentation et à flux orienté>, Thèse Magistère, Université de Batna, 15 Juin 2009.
[3] Abdelhakim.Dendouga, <Contrôle Des Puissances Active et Réactive de la
Machine a Double Alimentation (DFIM)>, Thèse de Doctorat, Université de Batna,
10 février 2010.
[4] Rihani Lazhar, <Modélisation et commande de la génératrice à induction double
alimentée couplée sur un réseau électrique>, Thèse Magistère, Université de Batna, 19
Janvier 2012.
[5] R.Abdessemed et M.Kadjoudj, <Modélisation Des Machines électriques>,
Université de Batna ,1997.
[6] N.Goléa, <commande vectorielle>, cours, Université de Batna, 2004.
[7] Abdelhakim.Dendoug, < commande par mode glissant de la machine à double
alimentation alimenté par un onduleur>, Thèse Magistère, Université de Batna,
[8] M.S Nait-Said, <Modélisation Vectorielle d’une Machine à Courant Alternatif
Triphasée & Symétrique>, Note de Cours du Module Modélisation Destiné aux
Etudiant de Post Graduation, Université de Batna.
[9] Said Drid, <Contribution à la Modélisation et à la Commande Robuste d’une
Machine à Induction Double Alimentée à Flux Orionte avec Optimisation de la
Structure d’alimentation>, Chapitre II, Thèse de Doctorat, Université de Batna, 2005.
Annexe
57
ANNEXE Paramètres de la MADA
Paramètres Valeurs
Puissance nominale 4 KW
Tension nominale 220/380 V
Fréquence nominale 50 Hz
Nombre de paires de pôles 2
Couple nominal 25 N.m
Résistance statorique 1.2 Ω
Résistance rotorique 1.8 Ω
Inductance statorique 0.1568 H
Inductance rotorique 1.568 H
Moment d’inertie 0.07 [kg.m2].
Inductance mutuelle 0.15 H
Coefficient de frottement 0.001 [N.m.s].
Vitesse nominale 1500 tr/min