projet vecadis

PROJET VECADIS
GENERATEUR HAUTE TENSION
GALLICO GHISLAIN
MASTER SE IM 2009
MASTER 2 SE IM
GALLICO Ghislain
2009
Remerciements
Je tiens tout particulièrement à remercier Didier SPADA, Président
Directeur Général, Alain DAIDONE et Marc RIVASSEAU, Directeurs
Généraux Délégués, ainsi que Christophe POLGE, mon tuteur, pour
m’avoir accueilli dans le cadre de mon stage dans l’entreprise MADE.
Je remercie également Philippe PICON, Serge BEAUPAIN, Philippe
COSTE, et George BETHENOD de m’avoir soutenu tout au long de mon
séjour.
Et pour finir, je remercie tous les agents de cette entreprise pour leur
accueil et leur convivialité.
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TABLE DES MATIERES
DOSSIER TECHNIQUE :
1. Présentation de l’entreprise :
p. 04
a- Historique
b-Les Compétences
c-Les Activités
p.05
p.05
p.07
2. Présentation du stage :
p.07
a- Objet du stage
b- Fonctionnement de l’appareil
p.08
p.08
3. Etude du système :
p.10
a- Synoptique
b- Analyse structurelle
p.10
p.10
4. Conception du programme:
p.13
a- Organigramme de la programmation
p.13
5. Conclusion :
p.18
6. Annexes :
p.19
1- Photos de l’entreprise
2- Schéma de la réalisation
3- Documents techniques
p.19
p.21
p.22
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1. Présentation de l’entreprise :
a-Historique :
Créée en avril 1991 sous la forme juridique S.A.R.L., la société MADE avait comme
principale activité, le câblage des circuits imprimés pour des clients oeuvrant dans le
secteur industriel.
En septembre 1991, les demandes en développement de matériel électronique et
logiciel ont élargi le champ d’activité de la société. En effet, en parallèle avec son
activité initiale, MADE S.A.R.L. s’est orientée vers les études électroniques.
En août 1994, le capital social de MADE passe à 38.112,25 euros et la société est
transformée en Société Anonyme.
En 1997 et 98, MADE S.A. se consacre à développer ses propres produits dans quatre
domaines de compétence :




Automatismes
Mesures
Télécommunications
Traitement du signal
Pour des clients tels que EDF, GDF, France Télécom, ECA et autres industriels.
Le positionnement à l’export débute dès 1999, par une collaboration avec une dizaine
de pays.
En 2002, et suivant un plan de développement stratégique pour sa pérennité,
MADE S.A. a absorbé l’activité TRIDENT de la société : CENTRALP.
Bénéficiant ainsi d’une gamme de matériel de haute technologie, complétant l’activité
existante et positionnant d’avantage la société dans ses compétences en matière de
MESURES.
En janvier 2006, la société reprend la forme juridique : MADE S.A.
Au printemps 2006, afin d’asseoir sa pérennité et de structurer ses équipes, MADE
décide l’introduction en Bourse, sur le marché libre, d’une partie du capital de la
Société.
A moyen terme MADE veut se positionner de manière forte sur 3 secteurs :
- Mesures et expertises sur les phénomènes liés aux câbles d’énergie
- Gaz et eau : expertises autour des réseaux enterrés.
- BTP et Entreprises Industrielles : matériel de sécurité.
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b-Les Compétences :
Le savoir-faire de MADE se situe dans les domaines de :
 La Télécommunication :
- HELIOS : Isolement galvanique de liaisons téléphoniques commutées (100kV).
- SPHINX-KHEOPS : Automate assurant : - Télégestion de sites techniques.
- Consignateur d’états.
- Surveillance et pilotage des installations
 L’énergie électrique :
- DELTAPHASE : Matériel de repérage de phases et d'équilibrage de réseau électrique
(Brevet EDF)
- ENREGISTREUR DELTAPHASE : Avec logiciel d’exploitation sur PC.
- NADIR : Equipement de pré identification de câble et de départ d’un réseau BT sous
tension.
- PAR 2000 : Pinces Ampère métriques avec liaison Radio.
- SKY3 SKY RADIO : Equipements d’aide à la conduite pour la détection à distance des
Lignes électriques HTA et HTB lors de travaux en nacelle
élévatrice, pour des pompes à béton ou tout type d’engins
élévateurs
- TESTECRAN+ : Equipement de mesure lors d’enfouissage des câbles.
- TRIDENT : Analyse les mesures des tensions, intensités et puissances sur les réseaux
électriques monophasés et triphasés et les enregistre.
- TRIPHASEUR : Pour repérage de phase de réseaux BT sous tension en exploitation.
- ZENITH : Système de détection, d’identification, et de repérage de câbles pour réseau
HTA et BT hors tension.
 Gazier :
- GAS TRACKER : Equipement pour le tracé et l’identification des canalisations PE de
gaz enterrées.
L'offre de MADE peut aller de la conception d'une solution jusqu'à son maintient en
condition opérationnelle et comprend l'ingénierie, la réalisation, l'installation, la
maintenance, la formation des utilisateurs.
Conception
Maîtrise
d ’œuvre
MCO
(Maintien en
Condition
Opérationnel)
Industrialisation
Systèmes d’alerte
Systèmes d’exploitation radio
Conditionnement de signaux
Protection surtensions
Formation
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Réalisation
Installation
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 Maîtrise d’œuvre :
- Gestion de projet
- Coordination
 Ingénierie :
- Conduite de projet
- Ingénierie de systèmes
- Etudes de fiabilité
- Conception et développement de matériels
- Conception et développement de logiciels
- Sûreté de fonctionnement
 Industrialisation :
- CAO-DAO
- Prototypage
 Réalisation :
- Approvisionnement
- Fournitures de petites et moyennes séries
- Intégration et tests
 Installation :
- Mise en service
 Formation :
- Formation des exploitants et techniciens
 Maintenance :
- Maintenance préventive et curative des équipements
Les compétences de cette équipe permettent de proposer une solution à toutes
sollicitations, soit par une réponse plus ou moins dérivée d'une réalisation antérieure, soit par
la conception d'une offre spécifique à la demande.
Près de la moitié du personnel opérationnel est affecté à des activités d'ingénierie, l'autre
moitié étant affectée aux tâches de fabrication, d'installation, de mise en service et de
maintenance.
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c-Les Activités :
ORGANIGRAMME HIERARCHIQUE DE LA SOCIETE MADE
Direction Générale
Président Directeur Général : Didier SPADA
Directeur Général délégué : Marc RIVASSEAU
Directeur Général délégué : Alain DAIDONE
Qualité
Jean-Yves CRESTE
Administration
Nicolas JOLY
Marc RIVASSEAU
Evelyne CHAFINO
Informatique
Philippe PICON
Christophe POLGE
Etudes
Philippe PICON
Commercial
Serge BEAUPAIN
Philippe COSTE
George BETHENOD
Christophe POLGE
Laurent ZOMERO
Remy DEBONO
Stagiaire(s)
Yves PAPE
Corinne DE BOISTEL
Philippe CAPON
Maurice FRANCESCH
Julien CABAGNO
Cédric NAVET
Stagiaire(s)
Production
Alain DAIDONE
Achats
acACHATS
Guy LAMY
Ateliers
Essais
Stéphane PELISSIER
Thierry PORPORAT
Alain BRESSON
Jacques DAVIGNON
E. BUCHET
S. SILVA
Andy KOZLOWSKI
Jean-François ROSA
Gilbert NOEL
Stagiaire(s)
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Méthodes
acACHATS
Nicolas JOLY
D.COMPAGNION
Stagiaire(s)
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2. Présentation du stage :
Ces cinq mois à MADE m’ont permis de mettre en pratique les compétences acquises
tout au long de mes différentes formations.
Définition :
- Le Diélectrimètre est un appareil mesurant la rigidité diélectrique entre deux parties
conductrices (appelée aussi tenue en tension). L’isolant est souvent appelé "diélectrique".
- La rigidité diélectrique d’un milieu isolant représente la valeur maximum du champ
électrique que le milieu peut supporter avant le déclenchement d’un arc électrique (donc
d’un court-circuit).
a- Objet du stage :
Le projet consistait à développer d’un générateur haute tension de 36000 volts DC
1000 joules pour un système de recherche de défauts sur câbles d’énergies électriques
HTA. Le générateur fait partie d’un projet Européen nommé "VECADIS", un ensemble
mixte d’essais diélectriques et de localisation de défauts pour les câbles de distribution
d’énergie (EDF). Ce système se décline en deux versions, la première portable dite
«Allégée» centrée sur le générateur d’ondes de chocs et la seconde, plus complète,
installée dans un véhicule avec de multiples fonctionnalités.
b- Fonctionnement de l’appareil
Le générateur permet de faire des tests diélectriques sur des lignes triphasées, afin de
vérifier celles-ci ou de localiser des défauts. L’appareil a plusieurs modes de
fonctionnement :
-
Le mode essai diélectrique : délivre sur le câble une tension continue entre
phase et écran.
Le mode écran : délivre sur le câble une tension continue entre écran et terre.
Le mode brûlage : destruction du câble.
Le mode ondes de chocs : délivre des impulsions de tension calibrées. Le principe
consiste à charger un condensateur à une haute tension et
de la décharger sur la ligne.
Générateur
+
-
Phase
Terre
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Selon le type de ligne, on modifie les condensateurs pour toujours avoir la même
puissance de 1000 joules.
Exemple pour 16 et 32 kV
P
1
2 P
2000
 C  V ²  C 

 7, 81  8 µF
2
V ² 160002
C
2 P
2000

 1, 95  2 µF
V²
320002
Cet appareil se caractérise par :











Un bouton de marche/arrêt
Une sélection de tension de 0 à 36k volts.
Un courant réglable jusqu'à 300mA.
Une visualisation de la tension et du courant de sortie
Une montée en tension automatique, à vitesse constante 1kV/s
Une sélection motorisée des gammes de tensions et courants
Un calibrage des tensions de 1,5/3/6 kV et 16/32 kV
Une minuterie réglable jusqu’à 60 minutes
Un déclenchement automatique pour un courant supérieur à 10mA
Un boîtier ergonomique
Une prise de secteur
Système VECADIS
Générateur HT
24V
DC
Contrôle
230V
AC
Ecran
Tactile
IHM
Onduleur
Transfo
HT
Multiplicateur
Mesure
HT
380 VDC
Couplage
Câble
Condensateur
Le schéma ci-dessus montre le système complet du projet VECADIS avec ces différentes
fonctions.
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3. Etude du système :
a-Synoptique :
Contrôle
Alimentation
Générateur HT
Câble à Tester
b-Analyse structurelle :
 Schéma fonctionnel Générateur HT
Onduleur
-
Circuit
Résonnant
Transformateur
HT
Multiplicateur
L’onduleur contrôle les commutations des condensateurs de puissance en fonction
de la fréquence de travail, ce qui règle la période du signal.
Le circuit résonnant permet selon la fréquence d’avoir plus ou moins de gain.
Le transformateur fournit une isolation galvanique et une augmentation la tension
de sortie.
Le multiplicateur est utilisé pour accroître la tension.
 Schéma de principe
Ce schéma montre les différents modules réalisant le générateur HT. Cette chaîne
permet d’augmenter progressivement la tension de 400V à 36 000V.
Afin de permettre la simulation du schéma, il est nécessaire de le simplifier pour le
rendre le plus idéal possible.
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 Simplification du système
Multiplicateur
Source
Onduleur
C.choc
Charge
Circuit Résonnant
 Source
V2 est une source de tension continue permettant le réglage de la fréquence de travail de
l‘onduleur de 50kHz à 100kHz. A cette tension, on ajoute un sinus V1 dit "perturbateur " afin
d’observer l’influence d’une variation sur l’ensemble du système.
 Onduleur
L’onduleur réalise une modulation de fréquence entraînant en sortie un signal carrer
modulé.
 Circuit Résonnant
Le circuit résonnant permet d’amplifier la tension en fonction de la fréquence de travail.
- Fréquence de résonance
fr 
- Ratio des inductances
  Lr
L
1
1

 49, 921kHz

2  Lr Cr
13210 6 77109
m

132106
 0, 754
175106
- Impédance caractéristique
Z0 
1
1

 41, 404 
2  f r Cr
2 49,92110
 3 77109
- Facteur de qualité
Q
Z0
41,404
3

 46  10
Rchrg
9000
- Gain
M 
1
2

 
1 
2 
1   2   Q  f n  
fn 
fn 


2

1
2

0,754 
1 
2 
1 0,754  2   Q  f n  
fn 
fn 


11
2
 0,9976
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- Courbe de Résonance
 Multiplicateur
Le multiplicateur est composé de plusieurs redresseurs double alternance en série
permettant de multiplier la tension d’entrée.
 Le Condensateur de choc
Le condensateur de choc permet d’entendre et donc de localiser plus précisément le défaut
grâce au bruit émis lors de choc sur le câble.
 La charge
Selon la puissance, le type de charge change. Cela permet de déterminer la longueur de
câble limite d’utilisation.
P
U2

Rchrg
Rchrg

U2
4002

 103  ;
P
1560
Rchrg

4002
 600  ;
270
Rchrg

4002
 9000 
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Rchrg : 103, 600,9k Ω
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4. Conception du programme:
a- Organigramme de la programmation
Simulation LT SPICE
Conversion des données des
simulations
Intégration et traitement dans
MATLAB
Extraction des fonctions de
transferts et des pôles
L’organigramme général de la programmation ci-dessus, représente le déroulement du
projet afin d’arriver à l’extraction des pôles du système permettant par la suite sa
régulation.
Le logiciel LTSPICE permet la simulation du schéma électrique du système et génère
après simulation, des fichiers "Raw". Ces fichiers sont convertis pour être récupérés sous
Matlab. Le logiciel Matlab permet d’effectuer des traitements significatifs, pouvant
extraire les pôles du système. Une première simulation est menée pour laisser le temps au
système de se stabiliser. Ensuite, l’ensemble des simulations est effectué après cette
stabilisation. On étudie les signaux sur dix périodes et l’évaluation des résultats se fait sur
les cinq dernières. Toutes les simulations sont stockées dans des dossiers distincts.
Fonction Main
Configuration des entrées de
la simulation
Simulation
Fonction
"Seqsim"
Affichage des résultats
Fonction
"Bp"
Cette fonction permet de réaliser via la configuration des paramètres d’entrées du
système, toutes les simulations du schéma électrique pour des multiples valeurs de
condensateurs, de charges et de fréquences de travail. Un affichage visualise les résultats
des traitements effectués sur les courbes, fournissant les fonctions de transferts et pôles du
système.
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Fonction Seqsim
Création des noms des
fichiers d’Entrées-Sorties
Test de la
pré-simulation
NON
Choix de
la Fréquence
OUI
Modification des paramètres
du fichier de simulation
Fonction
"Simul"
Récupération des données
sous MATLAB
Cette fonction établie la séquence permettant la simulation des différentes fréquences
du signal d’entrée, perturbant la fréquence de travail. Une fois la création des variables
d’entrées-sorties, un choix permet de sélectionner le type de simulation. Ensuite, une
fonction s’occupe de la modification et de la simulation du fichier "autoax.net". Enfin,
l’intégration des données sous Matlab permet le traitement des résultats.
Fonction Simul
Initialisation des paramètres
du fichier de simulation
"autoax.net"
Modification du fichier de
simulation
Fonction
"Auto"
Simulation et création des
fichiers "autoa.raw"
Fonction
"LTsimul"
Conversion des fichiers
"autoa.raw" en fichier
"autoaeq.raw" avec des
points équivalents
Fonction
"Convertion"
Importation des variables des
simulations sous Matlab
Fonction
"Rawspice6"
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Cette fonction représente le cœur du projet car elle rassemble les fonctions essentielles à
la modification et à la simulation du système. Une initialisation permet la configuration du
fichier de simulation "autoax.net".
Fonction Auto
Ouverture du fichier de
simulation "autoax.net"
Lecture du fichier de
simulation et récupération du
nombre de caractères
Modification des variables et
écriture du fichiers de
simulation
Fonction
"Modifs"
Fermeture et enregistrement
du fichier de simulation
Cette fonction modifie le fichier "autoax.net". Après ouverture et lecture du fichier afin
de récupérer le nombre de caractères, la fonction de modification "Modifs" changera les
valeurs des données de simulation avant d’être enregistré et fermé.
Fonction Modifs
Sélection la ligne du fichier
de simulation
Modification des caractères
de la ligne sélectionnée
Cette fonction Modifie caractère par caractère, une ligne du fichier sélectionné.
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Fonction LTsimul
Exécution de LT spice pour le
fichier de simulation
Test
simulation
réussie
NON
OUI
Message
simulation
effectuée
Message
d’erreur
Cette fonction lance la simulation pour le fichier "autoax.net" et vérifie s’il y a une
erreur de compilation.
Fonction Convertion
Lecture et récupération du
nombre de points du fichier
"autoa.raw"
Nombre de points
Cette fonction examine le nombre de points du fichier "autoa.raw" et retourne cette
valeur.
Fonction Rawspice6
Ouverture et lecture du fichier
"autoeq.raw"
Récupération des données du
fichier "autoeq.raw" sous
Matlab
Fermeture du fichier
"autoeq.raw"
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Cette fonction établie le passage entre Ltspice et Matlab. Elle permet d’extraire les
variables des fichiers de simulation et de les rapatrier dans Matlab.
Fonction Bp
Calcul du gain et de la phase
Fonction
"Dephase"
Calcul de la fonction de
Transfert
Calcul des zéros et des pôles
du système
Affichage des courbes de
Bode et pôles et zéros
Fonction
"Bodef"
Cette fonction analyse les données issues des simulations, calcul la fonction de
transfert du système et fournie les pôles et zéros de celui-ci ainsi qu’un affichage.
Fonction Dephase
Configuration du filtre
numérique
Filtrage du signal de sortie Vs
Calcul du gain
Calcul de la phase
Cette fonction calcule le gain et la phase des signaux de simulation. Un filtrage du
signal de sortie Vs, améliore le calcul des résultats.
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Fonction Bodef
Conversion
Pulsation => Fréquence
Choix
NON
D’affichage
OUI
Affichage du Bode
Renvoie du
(Gain, Phase)
Gain et de la Phase
Cette fonction établie un affichage des courbes de Bode en fonction des fréquences.
Elle permet un affichage des données ou simplement un renvoi du gain et de la phase.
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5. Conclusion :
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6. Annexes :
1- Photos de l’entreprise
Les locaux
Mes postes
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Eléments du Projet
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2- Schéma de réalisation
Schéma sur LTSPICE :
Courbe MATLAB :
BODE SYS2 103 Ohm
80
Magnitude (dB)
60
40
20
0
-20
-40
45
Phase (deg)
50000 Hz
0
60000 Hz
-45
75000 Hz
80000 Hz
90000 Hz
-90
100000 Hz
-135
-180
-4
10
-2
10
0
2
10
10
4
10
6
10
Frequency (rad/sec)
3- Documents techniques
 Sites visités
http://www.alldatasheet.com
http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-09152003-180228/unrestricted/Ch6.pdf
22
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DATA SHEET
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