| Titre : | Contribution à la Commande d’une Machine Asynchrone Double Etoile |
| Auteurs : | Brahim Kiyyour, Auteur ; Djemai Naimi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université de biskra, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Machine Asynchrone Double Etoile (MASDE) ; Commande vectorielle ; Commande Directe Du Couple (DTC) ; PI anti-windup,Mode Glissant D’ordre Un (SMC) ; Mode Glissant D’ordre deux (SOSMC) ; FLOU-PI ; Contrôleur Hybride Flou glissant d’ordre deux (FSOSMC) ; Algorithme Super Twisting (STA) |
| Résumé : |
Cette thèse de doctorat décrit la conception et la mise en œuvre de la commande d'une machines
asynchrones double étoile (MASDE), dont le but est d'améliorer les performances de la commande directe du couple (DTC) appliqué à cette machine, par des techniques modernes, robustes et intelligentes. L’application de cette commande apporte une solution très intéressante aux problèmes de robustesse et de dynamique par rapport à la commande vectorielle. L’utilisation des régulateurs PI classique comme régulateurs de vitesse présente de nombreux inconvénients notamment la sensibilité aux variations paramétriques, Pour améliorer les performances du système à commander, on a remplacé le régulateur de vitesse de type PI par des régulateurs plus robuste, tels que les régulateurs PI anti-windup , les régulateurs en mode glissant d’ordre un (SMC) et deux (SOSMC) basé sur l’algorithme super twisting (STA), régulateurs Flou et les régulateurs hybride flou glissant d’ordre deux (FSOSMC), les différentes techniques proposées sont présentées et analysées. La simulation et l’analyse de chaque méthode ont été réalisées par rapport a la robustesse face aux perturbations externe et aux variations des paramètres de la machine dans diverses conditions de fonctionnement. Les résultats de simulation présentés dans cette thèse montrent une véritable amélioration apportée par les régulateurs proposés par rapport au régulateur classique PI. |
| Sommaire : |
Remerciements
Dédicace Résumé Liste des figures Liste des tableaux Nomenclature et abréviation Table des matières Introduction Générale...........................................................................................................................................01 Chapitre 01 Etat de l’art - Les machines multiphasées - 1.1 Introduction .................................................................................................................................................05 1.2 Développement historique de la machine multiphaseé ...................................................................................05 1.3 Caractéristiques Des Machines Multiphasées ...............................................................................................08 1.4 Types de Machines Multiphasées..................................................................................................................10 1.4.1Machines Multiphasées de Type 1 .........................................................................................................10 1.4.2Machines Multiphasées de Type 2 .........................................................................................................11 1.5 Avantages Des Machines Multiphasees.........................................................................................................12 1.5.1La segmentation de puissance ...............................................................................................................13 1.5.2Minimisation des ondulations du couple et des Pertes Rotoriques..........................................................13 1.5.3Fiabilité et tolérance aux pannes...........................................................................................................13 1.6 Inconvénients des machines multiphasées.....................................................................................................14 1.7 Machine asynchrone double étoile (MASDE)................................................................................................14 1.8 Conclusion, contexte de l'étude .....................................................................................................................16 Sommaire Chapitre 02 Modélisation et commande par orientation de flux rotorique de la Machine Asynchrone à Double Etoile 2.1 Introduction ................................................................................................................................................18 2.2 Modélisation La machine asynchrone double étoile.......................................................................................18 2.2.1 Description de la machine asynchrone double étoile.............................................................................18 2.2.2 Hypothèses simplificatrices..................................................................................................................19 2.2.3 Modèle triphasé de la MASDE .............................................................................................................19 2.2.4 Modèle de Park....................................................................................................................................23 2.2.4.1 Transformation de Park ................................................................................................................23 2.2.4.2 Modèle de la MASDE selon le système d’axes généralisé...............................................................25 2.2.4.3 Choix du référentiel ......................................................................................................................25 2.2.5 Modèle de la machine dans le référentiel liée au champ tournant (d, q) ................................................28 2.2.6 Représentation sous forme d'équations d'état.......................................................................................29 2.3 Alimentation de la MASDE...........................................................................................................................30 2.3.1Modélisation du Redresseur..................................................................................................................30 2.3.2 Modélisation du filtre ..........................................................................................................................30 2.3.3 Détermination des paramètres du filtre ................................................................................................31 2.3.4 Modélisation de l’onduleur à MLI........................................................................................................31 2.3.5Commande des onduleurs par MLI........................................................................................................32 2.4 Commande Vectorielle De La Machine Asynchrone A Double Etoile.............................................................33 2.4.1 Principe de la commande vectorielle ....................................................................................................33 2.4.2 Méthodes de commande par flux orienté .............................................................................................35 2.4.3 Commande Vectorielle directe de la MASDE (DFOC)..........................................................................36 2.4.3.1Calcule d’estimateur de flux...........................................................................................................36 2.4.3.2 Découplage par compensation ......................................................................................................37 2.5 Résultats de simulation.................................................................................................................................39 2.5.1 Démarrage et stabilisation avec application de charge.........................................................................39 Sommaire 2.5.2Interprétation........................................................................................................................................40 2.5.3 Tests de Robustesse..............................................................................................................................40 2.5.3.1 Test de Robustesse vis-à-vis à la Variation de la Vitesse ...............................................................41 2.5.3.2 Test de robustesse vis-à-vis à la variation de la résistance rotorique.............................................42 2.5.3.3 Test de robustesse vis-à-vis à la variation de la résistance statorique............................................42 2.5.3.4 Test de robustesse vis-à-vis de la variation du moment d'inertie.....................................................43 2.5.4 Interprétation.......................................................................................................................................44 2.6 Conclusion...................................................................................................................................................44 Chapitre 03 Commande DTC de la Machine Asynchrone Double Etoile 3.1 Introduction ................................................................................................................................................47 3.2 Principe de la DTC.......................................................................................................................................47 3.3 Algorithme de commande directe du couple .................................................................................................48 3.4 Contrôle du flux statorique ...........................................................................................................................48 3.5 Choix de vecteur tension ..............................................................................................................................49 3.6 Estimateurs de flux et du couple...................................................................................................................51 3.6.1Estimateurs de flux statorique ..............................................................................................................51 3.6.2 Estimationducoupleélectromagnétique .................................................................................................52 3.7 Elaboration de flux et du contrôleur de couple..............................................................................................52 3.7.1 Elaboration du contrôleur de flux statorique .......................................................................................52 3.7.2 Elaboration du contrôleur de couple ....................................................................................................53 3.8 Table de Commutation .................................................................................................................................54 3.9 Structure de la commande directe du couple d’une MASDE ..........................................................................54 3.10 Réglage de la vitesse de la MSDE ................................................................................................................55 3.11 Résultats de la simulation et interprétation ...................................................................................................55 3.11.1 Démarrage et stabilisation avec application de charge .......................................................................55 3.11.2 Interprétation ....................................................................................................................................57 Sommaire 3.11.3 Tests de robustesses...........................................................................................................................57 3.11.3.1 Test de Robustesse vis-à-vis à la Variation de la Vitesse .............................................................57 3.11.3.2Test de robustesse vis-à-vis à la variation de la résistance statorique...........................................59 3.11.3.3 Test de robustesse vis-à-vis de la variation du moment d'inertie...................................................60 3.11.3.4 Interprétation .............................................................................................................................61 3.12 Conclusion...................................................................................................................................................62 Chapitre 04 Commande DTC par Mode Glissant d’ordre deux de la Machine Asynchrone Double Etoile 4.1 Introduction .................................................................................................................................................64 4.2 Principe de la commande par mode de glissement des Systèmes à structure variables....................................64 4.3 Choix de la Surface de glissement.................................................................................................................66 4.4 Conditions d'existence et de la convergence du mode glissant .......................................................................67 4.4.1 Approche Directe.................................................................................................................................67 4.4.2 Approche de Lyapunov.........................................................................................................................68 4.5 Loi de Commande.........................................................................................................................................68 4.6 De la commande Mode glissant un à la commande mode glissant deux..........................................................70 4.7 Mode Glissant d'Ordre supérieur .................................................................................................................71 4.8 Commande par Mode glissant d’ordre deux..................................................................................................72 4.8.1 Algorithme du Twisting........................................................................................................................74 4.8.2 Algorithme Sous-Optimal.....................................................................................................................75 4.8.3 Algorithme de Super Twisting...............................................................................................................75 4.9 Application du contrôle du mode glissant sur le contrôle direct du couple d’une MASDE……………………....76 4.9.1 Conception du contrôleur de vitesse par mode glissant de premier ordre (SMC)...................................76 4.9.2 Conception du contrôleur de vitesse par mode glissant de deuxième ordre (SOSMC)............................76 4.10 Simulation de la DTC_SMC et la DTC_SOSMC de la MASDE......................................................................78 4.10.1 Simulation de la DTC_SMC ...............................................................................................................78 Sommaire 4.10.2 Simulation de la DTC_SOSMC...........................................................................................................80 4.10.2.1 Démarrage et stabilisation avec application de charge ................................................................80 4.10.2.2 Test de Robustesse vis-à-vis de la Variation de la Vitesse.............................................................81 4.10.2.3 Robustesse vis-à-vis de la Variation de Résistance Statorique......................................................83 4.10.2.4 Test de Robustesse vis-à-vis de la Variation de l’Inertie...............................................................84 4.11 Conclusion ..................................................................................................................................................85 Chapitre 05 Commande DTC_Floue et DTC_FSOSMC de la Machine Asynchrone Double Etoile 5.1 Introduction .................................................................................................................................................87 5.2 Principe de la logique floue ..........................................................................................................................87 5.3 Ensembles flous............................................................................................................................................87 5.3.1 Operations sur les Ensembles Flous.....................................................................................................88 5.3.2 Propriétés des ensembles flous.............................................................................................................89 5.3.3Différentes formes de fonction d’appartenance......................................................................................90 5.3.3.1 Caractéristiques des ensembles flous.............................................................................................90 5.3.3.2 Formes de fonction d’appartenance ..............................................................................................90 5.4 Variables linguistiques.................................................................................................................................92 5.5 Les Règles Floues.........................................................................................................................................92 5.6 Conception d’un contrôleur flou ...................................................................................................................93 5.6.1 Système d'inférence floue (Fuzzy inference system FIS).........................................................................93 5.6.2 Mécanisme d’inférence ........................................................................................................................94 5.6.2.1 Méthode de Mamdani....................................................................................................................95 5.6.2.2 Méthode de Takagi-Sugeno ...........................................................................................................95 5.6.3 Fuzzification .......................................................................................................................................95 5.6.3.1 Méthode des centroïdes.................................................................................................................95 5.6.3.2 La méthode de Moyenne des maximas...........................................................................................95 Sommaire 5.6.3.3 La méthode de premier des maximas.............................................................................................96 5.6.3.4 La méthode de dernier des maximas..............................................................................................96 5.6.3.5 La méthode de la Moyenne pondérée ............................................................................................96 5.7 Commande DTC_Floue d’une MASDE.........................................................................................................96 5.8 Conception de Contrôleur Flou de Vitesse (FLC).........................................................................................96 5.8.1 Base de Connaissances (Table des règles)............................................................................................97 5.8.2 Fuzzification........................................................................................................................................98 5.8.3 Inférence..............................................................................................................................................98 5.8.4 Défuzzification.....................................................................................................................................98 5.9 Résultats de simulation ................................................................................................................................98 5.9.1 Démarrage et stabilisation avec variation de couple de charge.............................................................99 5.9.2 Testes de robustesse...........................................................................................................................100 5.9.3 Interprétation.....................................................................................................................................102 5.10 Commande Hybride DTC_FSOSMC d’une MASDE....................................................................................102 5.10.1 Simulations et Interprétations des Résultats......................................................................................102 5.10.2 Testes de robustesse.........................................................................................................................104 5.11 Etude Comparative.....................................................................................................................................106 5.12 Évaluation comparative résumée des régulateurs........................................................................................109 5.13 Conclusion.................................................................................................................................................109 Conclusion générale ...........................................................................................................................................111 Références..........................................................................................................................................................114 ANNEXES...........................................................................................................................................................120 ANNEXE A Paramètres de la MASDE.................................................................................................................121 ANNEXE B Calcul Des Régulateurs....................................................................................................................122 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1046 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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