Rapport de TP

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1. Introduction :

Les méthodes de commande directe du couple (en anglais DTC: direct torque control) des machines asynchrones sont apparues dans la deuxième moitié des années 1980 par le chercheur japonais I. Takahashi et allemand M. Depenbrock comme concurrentielle des méthodes vectorielles qui consistent à découpler le contrôle du flux de celui du couple en utilisant une transformation judicieuse des coordonnées du champ magnétique (orientation du champ), et qui sont basées généralement sur des alimentations par modulation de largeur d’impulsion (MLI).

A l’opposé de ces lois de commande, qui opèrent donc par modulation de la durée (MLI), les stratégies de commande directe du couple sont des lois de commande en amplitude. Dans un repère lié au stator, les valeurs instantanées du flux statorique et du couple électromagnétique sont estimées à partir des grandeurs statoriques. En utilisant des comparateurs à hystérésis, le flux et le couple sont contrôlés directement et indépendamment avec une sélection appropriée du vecteur tension imposé par l'onduleur.

• La commande directe du couple présente de nombreux avantages :
• Très bonne dynamique du couple ;
• Robustesse par rapport aux variations des paramètres de la machine ;
• Non nécessité d’utiliser un capteur mécanique (vitesse ou position) sur l’arbre moteur ;
• Possibilité de contrôle de l’amplitude des ondulations du couple et du flux statorique.

Dans ce TP on applique la commande directe du couple sur la machine synchrone à aimants permanents afin de contrôler le flux statorique et le couple électromagnétique de ces deux machines.

1. Les différents blocs réalisés sur Simulink :

1. Commande DTC :

D’après le script de la fonction de commande DTC, on réalise un bloc qui prend comme paramètre d’entrée l’erreur de flux ephi, l’erreur de couple eCe, les deux composantes des flux phialpha et phibeta et –en calculant le numéro du secteur N- renvoie les commandes sa, sb et sc qui serviront comme paramètre d’entrée pour l’onduleur.

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1. Onduleur :

D’après l’état (1 ou 0) des trois grandeurs Sa, Sb et Sc, l’onduleur déterminera l’état des interrupteurs et ainsi permettra d’obtenir les tensions Va, Vb et Vc à délivrer à la machine synchrone.[pic 8]

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1. La transformée de Park directe (abc ==> dq) :[pic 10]

Avant de pouvoir modéliser la MSAP, on doit passer par la transformation Park du système triphasé en système d’axe « dq » liée au champ tournant. D’où l’intérêt du bloc TransParkABC, qui a comme entrée les tensions triphasé (Va, Vb et Vc) et l’angle theta (l’angle entre l’axe d et l’axe de référence dans le système triphasé), et donne en sortie les tensions du système dq (Ud et Uq).

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1. Machine synchrone à aimant permanent :

La machine synchrone à aimants permanents (MSAP) considérée dans notre étude comporte un stator et un rotor de constitution symétrique avec P paires de pôles. Les enroulements statoriques sont connectés en étoile à neutre isolé, l'excitation rotorique est créée par des aimants permanents au rotor, ces aimants sont supposés rigides et de perméabilité voisine de celle de l'air.

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1. La transformée de Park directe (dq ==> ) :[pic 15]

Après a modélisation de la machine synchrone, on passe maintenant vers le système d’axe  liée au stator. Le bloc permettant cela a comme entrée les courants et les tensions biphasé (Id, Iq, Ud et Uq) et l’angle theta, et donne en sortie les tensions et les courants du système .[pic 18][pic 16][pic 17]

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1. Estimateur :

Le couple électromécanique peut être estimé à partir des flux estimés, et des courants statoriques mesurés, et qui peut se mettre sous la forme suivante :

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On peut remarquer dans cette équation que l'exactitude de cette dernière dépend de la qualité d'estimation du flux et de la précision de la mesure des courants statoriques.

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1. Correcteur couple à hystérésis :

Le correcteur à trois niveaux. Il permet de contrôler le moteur dans les deux sens de rotation, soit pour un couple positif ou négatif. La sortie du correcteur, représentée par la variable booléenne eCe indique directement si l'amplitude du couple doit être augmentée en valeur absolue ou diminuée.[pic 24]

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