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République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
Mohamed BOUDIAF
FACULTE DE GENIE ELECTRIQUE
DEPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE
THESE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE DOCTORAT ES-SCIENCE
SPECIALITE : Electrotechnique
OPTION : Commande électrique
Présentée par :
Mr. BOUNADJA Mohamed
SUJET DE THESE :
Contribution à la Commande Directe du Couple
d’une Machine Asynchrone pour l’Alterno-
démarreur Intégré
Soutenue le 10 Juin 2010 devant le jury composé de :
Mr. M. RAHLI Professeur USTOran MB PRESIDENT
Mr. B. BELMADANI Professeur UHBChlef RAPPORTEUR
Mr. A. W. BELARBI Maître de Conférences USTOran MB CO. RAPPORTEUR
Mr. A. MANSOURI Maître de Conférences ENSETOran EXAMINATEUR
Mr. M. CHENAFA Maître de Conférences ENSETOran EXAMINATEUR
Mr. A. MEROUFEL Maître de Conférences UDL Sidi-Belabbes EXAMINATEUR

Remerciements
J’adresse mes sincères remerciements et ma gratitude à Monsieur B. BELMADANI,
Directeur de Thèse et Professeur à l’Université de Chlef, et Monsieur A. W. Belarbi, co-
directeur de Thèse et Maître de Conférences à l’Université des Sciences et de la
Technologie d’Oran, pour la confiance accordée et les précieux conseils.
Je remercie très sincèrement Monsieur M. RAHLI, Professeur à l’Université des
Sciences et de la Technologie d’Oran, pour avoir accepté de présider le jury de cette thèse.
Je remercie Messieurs A. MANSOURI et M. CHENAFA, Maîtres de Conférences à
l’ENSET d’Oran, ainsi que Monsieur A. MEROUFEL, Maître de Conférences à
l’Université de Sidi-Belabbes, pour avoir accepté de participer au jury et d’examiner ce
travail.
Je remercie mes collègues du département d’Electrotechnique de l’Université de
Chlef, pour leur collaboration enrichissante et l’ambiance agréable qu’ils ont su créer dans
ce département.
Aussi, je remercie mes amis qui m’ont accompagné et soutenu chaleureusement
durant ces années d’étude, ainsi que tous ceux qui ont, de près ou de loin, contribué à ce
travail.

A mes parents, à mes frères et sœurs,
à toute la famille.

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Table des matières
Notations ......................................................................................................................... iv
Introduction générale ...................................................................................................... 1
Chapitre 1 : Analyse bibliographique
1.1. Introduction ................................................................................................................ 7
1.2. L’alterno-démarreur intégré ....................................................................................... 7
1.2.1. Performances requises .................................................................................. 10
1.2.2. Enjeux et problématiques de développement des ADI ................................ 11
1.2.3. Technologies de machines électriques ......................................................... 12
1.2.3.1. Machines asynchrones (MAS) ....................................................... 12
1.2.3.2. Machines synchrones à aimants permanents (MSAP) ................... 12
1.2.3.3. Machines à réluctance variable (MRV) ......................................... 13
1.2.3.4. Bilan sur la topologie de machines ................................................ 14
1.2.4. Topologie du convertisseur statique ............................................................. 15
1.2.5. Stratégie de commande ................................................................................ 16
1.3. Principales stratégies de commande de la machine asynchrone .............................. 17
1.3.1. Commande vectorielle (FOC) ...................................................................... 18
1.3.2. Commande directe du couple (DTC) ........................................................... 19
1.4. Conclusion ............................................................................................................... 22
Chapitre 2 : Commande directe du couple – méthode classique
2.1. Introduction .............................................................................................................. 26
2.2. Modélisation de la machine asynchrone .................................................................. 27
2.2.1. Principe de fonctionnement .......................................................................... 27
2.2.2. Transformation de Park ................................................................................ 27
2.2.3. Représentation d’état ..................................................................................... 32
2.3. Modélisation de l’alimentation de la machine asynchrone ...................................... 34
2.3.1. Modélisation de l’onduleur de tension ......................................................... 34
2.3.2. Modèle électrique d’une batterie .................................................................. 36
2.3.3. Modélisation du bus continu ........................................................................ 37
2.4. Commande directe du couple (DTC) classique de la machine asynchrone ............. 39

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2.4.1. Principe de base ............................................................................................ 39
2.4.2. Structure de commande ................................................................................ 41
2.4.3. Limite de contrôle du couple ........................................................................ 44
2.5. Commande DTC classique dans le cadre d’un ADI ................................................ 45
2.5.1. Extension du principe ................................................................................... 45
2.5.2. Description du modèle dynamique développé ............................................. 46
2.5.3. Simulation d’un cycle de démarrage ............................................................ 47
2.5.4. Atouts et limitations ..................................................................................... 49
2.6. Conclusion ............................................................................................................... 51
Chapitre 3 : Conception d’une commande directe du couple à fréquence constante
3.1. Introduction .............................................................................................................. 55
3.2. Principe de la commande proposée pour machine asynchrone ................................ 55
3.2.1. Détermination des expressions du couple et du flux statorique ................... 56
3.2.2. Régulation du couple et du flux statorique ................................................... 59
3.2.3. Commande de l’onduleur par MLI vectorielle ............................................. 62
3.3. Application à un système ADI ................................................................................. 64
3.3.1. Simulation d’un cycle de démarrage ............................................................ 65
3.3.1.1. Performances obtenues .................................................................. 65
3.3.1.2. Etude comparative .......................................................................... 67
3.3.2. Evaluation du système en mode générateur ................................................. 70
3.3.2.1. Fonctionnement en régime nominal établi ..................................... 70
3.3.2.2. Comportement lors d’une déconnection de charge ........................ 71
3.3.2.3. Comportement lors d’une variation de vitesse ............................... 72
3.4. Conclusion ............................................................................................................... 73
Chapitre 4 : Commande directe du couple par modes glissants
4.1. Introduction .............................................................................................................. 77
4.2. Généralités sur la commande par modes glissants ................................................... 79
4.2.1. Principe d’une commande par modes glissants ............................................ 79
4.2.2. Synthèse d’une commande par modes glissants .......................................... 79
4.2.3. Le phénomène de broutement ........................................................................ 82
4.3. Conception d’une commande directe du couple par modes glissants ...................... 84
4.3.1. Principe de commande proposé .................................................................... 84