PROJET DE FIN D`ETUDE COMMANDE VECTORIELLE DU

UNIVERSITE LIBANAISE
FACULTE DE GENIE
BRANCHE 1
PROJET DE FIN D'ETUDE
COMMANDE VECTORIELLE DU MOTEUR
ASYNCHRONE EN UTILISANT LA CARTE dSPACE
Rapport de Projet de Fin d‟Etude,
Génie Electrique–Electronique,
Option control and informatique industriel.
Réalisé par
Hiba El Tillawi
Sous la direction de
Dr. Ing. Amer Faidallah
Dr.Haysam Ziade
Soutenu devant le jury
Dr.Khaled Mechref
Dr.Clovis Francis
Dr.Maher Rafei
Effectué, de mars à jully 2012,
Au Laboratoire d'électricité à l'Institut
De l'Université libanaise.
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Je dédie ce travail
À mon père et ma mère
À toute ma famille
Et à celui qui y trouve un quelquonque intérêt ?!
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REMERCIEMENTS
Le travail que nous présentons dans ce rapport a été exécuter à l'université libanaise
tripoli-Nord Liban sous la direction de docteur Amer Faidallah et docteur Haysam
Ziade.
Je tiens à remercier très vivement docteur Amer Faidallah et docteur Haysam Ziade
pour m‟avoir aidé tout au long de ce projet afin de rendre mon travail effectif et Les
judicieux conseils qu‟ils m‟ont prodigués tout au long de ces quatres mois de projet
m‟ont permis de progresser dans mes études et d‟achever ce travail dans les
meilleures conditions.
Je les remercie encore pour m‟avoir guidé et encouragé dans les moments difficiles,
pour ses gentillesses, ses écoutes et ses conseils,et pour nous avoir toujours fait part
de ses suggestions et de ses idées.
Je remercie tout particulièrement Dr.Chayban Haykal, directeur de la Faculté de
Génie I.
Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnaissance aux
personnes suivantes, pour l‟expérience enrichissante et pleine d‟intérêt qu‟elles m‟ont
fait vivre durant ces quatres mois au sein de l'université :
Mes remerciements vont aussi a docteur Khaled Moshref, maître de pratique et de
technique à la Faculté de Génie I, pour l'aide pratique précis.
Monsieur Azzam Minkara, ingénieur assistant aux laboratoires de la Faculté de génie
I, trouve ici l'expression de ma sincère gratitude pour le soutien qu'il m'a accordé dans
la partie expérimentale.
Monsieur Toni klaimi , ingénieur assistant aux laboratoires de la Faculté de génie I,
trouve ici l'expression de ma sincère gratitude pour le soutien qu'il m'a accordé dans la
partie pratique.
Je tiens également à remercier Docteur chayban Haykal et Docteur Khaled
Moushref et Docteur Clovis Francis ,membres de jury ,pour avoir consacrer une
partie de leurs temps au jugement de ce travail.
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TABLES DE MATIERES
Introduction Générale ……………………………………………………………….4
Chapitre 1: Machine asynchrone et commande vectorielle ………………………6
1.1
Introduction de la machine asynchrone………………………………………6
1.2
Modélisation de la machine asynchrone……………………………………...6
1.2.1 Modélisation de Park……………………………………………………..7
1.3
La commande vectorielle de la machine asynchrone……………………….9
1.3.1 Commande vectorielle indirecte (à orientation de flux rotorique)…….10
1.3.2 Identification des paramètres de la machine asynchrone……………..12
1.3.3 Détermination des paramètres des régulateurs………………………..13
1.4
Limitation de la commande vectorielle……………………………………….15
1.4.1 Effet de la variation de la résistance rotorique sur le couple de la machine
sur la pulsation des courants statoriques……………………………………….15
1.5
Commande de l'onduleur……………………………………………………….16
1.5.1 Fonctionnement de l'onduleur …………………………………………..16
1.5.2 les techniques de commande de l'onduleur………………………………16
Chapitre 2:Carte dSPAC……………………………………………………...……19
2.1
Introduction à la Carte dSPACE DS 1104………………………………19
2.2
Control Desk…………………………………………………………………...21
2.3
CP 1104/CPL 1104 components…………………………………………….....21
Chapitre 3:Réalisation du banc à essai…………………………………………....26
3.1 Le banc a essai…………………………………………………………………..26
3.2 Les étapes à réaliser dans ce banc…..………………………………………...26
3.2.1 Démarrage de la machine asynchrone…………………………………….26
3.2.2 Captage de courant………………………………………………………..27
3.2.3 Captage de vitesse…………………………………………………….......31
3.2.4 Commande de l'onduleur………………………………………………….34
3.2.5 Identification des paramètres de la machine……………………………...41
3.2.6 Boucle de commande vectorielle…………………………………………42
4|Page
Conclusion générale & perspective……………………..………………………….46
Tables de figure
Figure 1.1 Machine asynchrone……………………………………………………...6
Figure 1.2 Schéma équivalent de MAS………………………………………………6
Figure 1.3 Représentation de la MAS dans un repère triphasé………………………8
Figure 1.4 Principe du contrôle vectoriel………………………………………...…11
Figure 1.5 Schéma de régulation de vitesse de MAS en IRFO……………………..12
Figure 1.6 Différentiel probe………………………………………………………..13
Figure 1.7 Boucle Iqs après découplage……………………………………………14
Figure 1.8 Boucle de régulation de la vitesse, structure PI…………………………15
Figure 1.9 Réponse du flux et couple à diffèrents couple de charge quand on change
la résistance rotorique………………………………………………….15
Figure 1.10 Structure d'un onduleur………………………………………………....16
Figure 1.11 Allures de tension obtenue par l'onduleur en pleine onde………………17
Figure 1.12 Principe de la M.L.I……………………………………………………..18
Figure 1.13 Allures de tension obtenue par l'onduleur par sinus-triangle…………...18
Figure 2.1 dSPACE 1104……………………………………………………………20
Figure 2.2 E/S de connecteur Bit I/O…………………………….............................23
Figure 2.3 E/S digital I/O……………………………...............................................24
Figure 2.4 Connection de codeur incrémental avec dSPACE……………………....24
Figure 2.5 Utilisation de codeur incrémental…………………………….................24
Figure 2.6 Connection de dSPACE et l'interface série………………………….......25
Figure 2.7 Utilisation d'interface série……………………………...........................25
Figure 2.8 Utilisation UART as RS 485……………………………………………25
Figure 3.1 Schéma de banc à essai réaliser…………………………………………26
Figure 3.2 Connexion des enroulements du moteur………………………………...27
Figure 3.3 Démarrage directe du moteur en utilisant la carte de
captage de
courant………………………………………………………………………………..27
Figure 3.4 Capteur de courant………………………………………………………27
Figure 3.5 Connexion de capteur…………………………………………………...27
5|Page
Figure 3.6 Connexion de capteur de courant………………………………………..29
Figure 3.7 Circuit de captage de courant……………………………………………29
Figure 3.8 Schéma électronique de captage de courant……………………...……..30
Figure 3.9 Programmation de captage de courant…………………………………..30
Figure 3.10 Visualisation de courant sur oscilloscope……………………………....31
Figure 3.11 Visualisation de courant par control desk……………………………....31
Figure 3.12 Codeurmachine ……………………………………………………..32
Figure 3.13 Codeur dSPACE…………………………………………………….32
Figure 3.14 Explication de fonctionnement de ce capteur………………………….33
Figure 3.15 Programmation de captage de vitesse………………………………….33
Figure 3.16 Visualisation de vitesse………………………………………………...34
Figure 3.17 Structure Générale……………………………………………………..34
Figure 3.18 connexion typique……………………………………………………...35
Figure 3.19 carte driver réalisée…………………………………………………….36
Figure 3.20 circuit électronique de cette carte drivers………………………….…..36
Figure 3.21 Régulateur L7805CV…………………………………………………..37
Figure 3.22 E/S de régulateur…………………………………………...…………..37
Figure 3.23 La connexion typique de régulateur …………………………………...38
Figure 3.24 Carte d'alimentation de la carte de driver……………………………...38
Figure 3.25 Programmation de commande de l'onduleur…………………………..39
Figure 3.26 Impulsions de commande………………………………………….…..39
Figure 3.27 Tension de sortie de l'onduleur………………………………………...40
Figure 3.28 Simulation de commande de la machine à partir de l'onduleur………...40
Figure 3.29 Vitesse, courant de stator, courant de rotor de la machine obtenue par
simulation….…………………………………………………………...41
Figure 3.30 Déphasage entre I et U de la machine…………………………….……42
Figure 2.31 Schéma de régulation de vitesse de MAS en IRFO…………………....43
Figure 3.32 Programmation de la boucle de commande…………………………....44
Figure 3.33 Visualisation de tension de sortie de la boucle………………………...44
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Introduction Générale
La machine asynchrone est l'objet de nombreuses études depuis longtemps, avec les
différents inconvénients du moteur à courant continu, température élevée ou
surcharges importantes.
C‟est par, sa robustesse, coût faible, fiabilité, facilité à entretenir et par sa souplesse,
avec des plages de vitesse et du couple considérables, on remarque qu'il y a un intérêt
croissant à l‟utilisation de la machine asynchrone dans les entraînements électriques.
La commande de la machine asynchrone a débuté par l'utilisation de
l'autotransformateur, dans ce mode de démarrage ou commande, le stator de la
machine asynchrone est relié à un autotransformateur qui permet d'effectuer un
démarrage sous tension variable. La tension est progressivement augmentée et
l'intensité du courant ne dépasse pas la valeur maximale désirée.
La principale difficulté qu'on rencontre dans la commande de cette machine réside
dans l‟absence totale du découplage entre le flux et le couple. Ces deux grandeurs
dépendent toutes du courant statorique. Pour ce faire, la commande classique sert à
contrôler : le couple par le glissement et le flux par le rapport tension/fréquence U/f
(constant). Mais, et à cause du manque d'informations sur le rapport U/f, ce type de
commande a ses limites en matière de qualité de ses performances. En ce temps,
l'apparition d‟une nouvelle technique dite "commande vectorielle" ou "commande par
flux orienté" a rendu la commande de la machine asynchrone possible comme les
machine à courant continu.
Cette commande avancée nécessite une alimentation capable de délivrer une tension
la plus sinusoïdale possible et à fréquence et amplitude variables. Dans les
applications industrielles, on utilise généralement les onduleurs pilotés par les
techniques de la modulation de largeur d'impulsions(MLI) ou PWM (pulse Width
modulation). Ces méthodes consistent à déterminer les angles de commutation des
interrupteurs de l'onduleur. Les angles de commutation sont calculés en temps réel en
utilisant un microcontrôleur afin de favoriser la rapidité de la commande en ligne du
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moteur. C'est pourquoi on tourne de plus en plus vers des solutions numériques temps
réel qui nous permettent de modifier la topologie du convertisseur à chaque instant.
Une telle solution numérique va permettre de faire des programmations faciles du
système considéré et de tester tous les effets qui peuvent arriver en réellement et en
plus cette simulation se fait en temps réel.
D‟où la commande vectorielle qui a besoin d'un grand nombre de calcul et de
travailler en temps réel, nécessite l'utilisation la carte dSPACE "DS1104" due à ses
performances "rapidité, temps réel".
Afin d'assurer le bon fonctionnement du processus réels, les étapes suivantes sont
primordiales :
1)
modélisation du processus
2)
Connaissance des paramètres
3)
Simulation par dSPACE
4)
Implantation
Par conséquent cette mémoire comprend trois chapitres essentiels :

Dans le premier chapitre : On expose une brève explication sur le
fonctionnement, le modèle de la machine et sa commande vectorielle.

Dans le deuxième chapitre : Définition, composants et fonctionnement de la
carte dSPACE

Dans le troisième chapitre : Réalisation de banc à essais c.à.d. proposer une
méthode de commande vectorielle par orientation du flux rotorique, faire une
simulation par le control desk de dSPACE et implantation dans le DSP de dSPACE
pour valider les résultats obtenus en simulation par la réalisation d'un processeur réel
comprenant l'ensemble onduleur-machine et microcontrôleur.
En fin une conclusion générale résume les principaux résultats obtenus.
8|Page
Chapitre 1 : Machine asynchrone et commande vectorielle
1.1 Introduction de machine asynchrone
La machine asynchrone comprend principalement deux parties mobiles l‟une par
rapport à l‟autre : l‟inducteur qui crée un champ magnétique (stator) et l‟induit dans
lequel ce champ induit crée une force électromotrice (rotor); ces deux parties sont
séparées par un entrefer.
Le stator supporte trois enroulements,décalés,alimentés par une tension alternative
triphasée.Ces trois bobines produisent un champ magnétique variable qui tourne
autour de l‟axe du stator. Ce champ tournant induire les courants dans le rotor.
Leur interaction entraine la rotation du rotor a une fréquence légèrement inférieure à
celle du champ tournant.
Figure 1.1 : Machine asynchrone
1.2 Modélisation de la machine asynchrone
Figure 1.2 schéma équivalent de MAS
9|Page
1.2.1 La modélisation de Park
Dans le repère
et
, les équations de la machine asynchrone sont les
suivants:
La loi de faraday permet d‟écrire:
Pour les 3 phases statoriques:
De même pour le rotor: le rotor étant en court-circuit, ses tensions sont nuls.
Les flux comportent une interaction avec les courants de toutes les phases: ex:
En matriciel :
Ou :
est l'inductance propre d'une phase statorique.
est l'inductance propre d'une phase rotorique.
est l'inductance mutuelle entre 2 phases statorique.
est l'inductance mutuelle entre 2 phases rotorique.
est le maximum de l'inductance mutuelle entre une phase statorique et une phases
rotorique.
Pour rendre l‟inductance mutuelle qui caractérise le fonctionnement de machine
constante, il faut utiliser La transformation Concordia et Park. cette transformation
permet de passer des valeurs des courants ,des tensions et des flux de 3 bobines du
stator (repère
)ainsi que celle du rotor (repère
) dans un répère lié au
champ tournant (repère dq) càd diphasée et continu par rapport au champ ce qui
10 | P a g e
permet la modélisation et le contrôle de la machine facile càd machine commandable
rassemble à la machine à courant continu.
Figure 1.3 Représentation de la MAS dans un repère triphasé
Dans les repères
et
on suppose les courants, les tensions et les flux
Dans le repère orthogonal dq on suppose ces grandeurs triphasées seront notés
On fait le changement par les transformée de Concordia et Park :
Où
Ce calcul peut se faire en 2 temps passage des grandeurs triphasées au repère αetβ, et
ensuite dans le repère dq:
Une transformation de Concordia:
Une rotation :
Dans un repère lié au champ tournant (dq), les équations de la machine asynchrone
sont les suivants:
11 | P a g e
Tensions au stator :
Flux au stator :
Tensions au rotor :
Flux au rotor :
Couple electomagnetique :
Le couple peut être dérivée de l‟expression de la puissance, il en résulte plusieurs
expressions toutes égales (où p est le nombre de paires de pôles):
et
sont les dérives des angles des transformées de Park des grandeurs
statoriques et rotorique respectivement.
1.3 La commande vectorielle de la machine asynchrone
Le contrôle de la machine asynchrone demande le contrôle du couple, de la vitesse ou
même de la position. Le contrôle le plus primaire est celui des courants et donc du
couple, puisque l'on a vu que le couple pouvait s'écrire directement en fonction des
courants :
.
Cependant, la formule du couple électromagnétique est complexe, elle ne ressemble
pas à celle d'une machine à courant continu ou le découplage naturelle entre le réglage
12 | P a g e
du flux et celui du couple rend sa commande aisée. On se retrouve confronté à une
difficulté supplémentaire pour contrôler ce couple.
La commande vectorielle vient à régler ce problème de découplage des réglages du
flux à l'intérieur de la machine de celle du couple. Pour le rendre linéaire et facile à
contrôler.
1.3.1 Commande vectorielle indirecte (à orientation de flux rotorique)
La machine asynchrone à cage dont le rotor ne tourne pas à la vitesse du champ
tournant dont la seule entrée électrique est au stator, pose des problèmes difficiles
pour sa commande.
Le but de la commande vectorielle est d‟arriver à commande la machine asynchrone
comme une machine à courant continu a excitation indépendante ou il y a un
découplage naturel entre la grandeur commandant le flux, le courant d‟excitation et
celle liée au couple, le courant d‟induit.
Ce découplage permet d‟obtenir une réponse très rapide du couple.
La commande vectorielle présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un capteur
de vitesse ou de position. Ce qui impose un surcoût et augmente la complexité des
montages.
Il existe plusieurs méthodes de commande vectorielle, de ces méthodes, on cite :
1. Commande vectorielle à orientation de flux rotorique
2. Commande vectorielle à orientation de flux statorique
La commande vectorielle à orientation du flux rotorique est la plus utilisée [1] car elle
élimine l‟influence des réactances de fuite rotorique et statorique et donnent de
meilleurs résultats.
En parlant d‟orientation du flux, c‟est plutôt le système d‟axe d-q qu'on oriente de
manière à ce que l‟axe d soit en phase avec le flux.
On oriente l'axe d pour qu'il soit colineaire avec le vecteur du flux rotorique
13 | P a g e
Figure 1.4 Principe du contrôle vectoriel
Donc
devient:
Mais il reste non linéaire, ce pour cela, om impose
Le courant
[2]
est oblenu à partir de couple qui est obtenue à partir de la régulation de
vitesse.
Après on va chercher
.
On a:
et
On remplace
0=
→
par sa formule
On a
Et On a besoin de
, qui est utilisé pour calculer la transformation de Park directe et
inverse.
Où
et
On a
→
Cette position va commander le modèle de Concordia Park
Dans un référentiel lié au champ tournant:
14 | P a g e
Nous noterons
est la pulsation rotorique et
la
pulsation mécanique.
Figure 1.5 Schéma de régulation de vitesse de MAS en IRFO
Cette boucle de commande nécessite la détermination des paramètres des régulateurs
et de la machine asynchrone.
1.3.2 Identification des paramètres de la machine asynchrone
1.3.2.a. Identification résistances Rs et Rr
Rs et Rr représentent respectivement la résistance statorique par Phase et la résistance
rotorique par phase (rotor a cage d'écureuil couplé en étoile).
Ces résistances sont caractéristiques de l'aspect résistif des bobines (fils de cuivres).
On a 2 méthodes pouvoir être utilisé pour estimer ces paramètres :
La 1ere méthode utilisée pour estimer Rs et Rr est la méthode Voltampère métrique
qui consiste à appliquer une tension continue (via une source de puissance) aux
bornes d'une phase puis d'en mesurer le courant (≈2A) afin d'estimer la résistance.
La 2eme méthode qui est plus facile est de mesurer cette résistance par un
multimètre.
Problèmes rencontrés:
15 | P a g e
Il faut savoir que la valeur de ces résistances peut varier fortement avec la température
lorsque la machine est en fonctionnement (une machine de classe F est dimensionnée
pour travailler jusqu'à 150 С◦ par exemple). Il existe plusieurs solutions, l'une pourrait
consister à mettre en place une commande robuste (peu sensible aux variations des
paramètres) ou encore on pourrait réaliser un estimateur de résistances (Rs/Rr).
1.3.2.b Identification inductances propres et mutuelles
Le principe de mesure de l'inductance propre est d'alimenter les 3 phases statoriques,
d'ouvrir le rotor et de mesurer le déphasage courant/tension.
On peut supposer par estimation que l'inductance propre est égale à l'inductance
mutuelle.
Problèmes rencontrés : La mesure d'inductances consiste à mesurer le déphasage
entre la tension qui alimente la machine et le courant donnée à la machine mesuré par
le capteur de courant. Mais ces 2 mesurandes ont des masses différents ce qui rend la
visualisation de ces mesurandes sur un seul oscilloscope difficile ou impossible car
l'oscilloscope a une masse commune pour les 2 channels .pour éliminer ce problème
on utilise 2 shunt ou 2 sonde qui permet d'isoler les masses de 2 Channel
Figure 1.6 Sonde differentiel
1.3.3 Détermination des paramètres des régulateurs
La fonction de transfert d‟un régulateur PI est donnée par l'équation suivante :
On utilise ce type de régulateur si le système à réguler possède une seule constante de
temps dominante. Cette constante de temps est à compenser au moyen de la constante
du temps τ. Les résultats de l'étude obtenus montrent que le régime transitoire est
16 | P a g e
moins oscillant et qu‟avec un simple régulateur classique, du type PI, les variations
brusques de la charge sont amorties, les pics sur les valeurs du couple sont évités.
1.3.3. a Régulateur des courants
Figure 1.7 Boucle Iqs après découplage
L‟action proportionnelle sert à réguler la rapidité et une action intégrale qui sert à
éliminer l‟erreur statique entre la grandeur régulée et la grandeur de consigne.
Un régulateur PID est écarté car une action dérivée permette d‟anticiper et d‟accélérer
la régulation, elle amplifie néanmoins le moindre bruit.
Le schéma de régulation en cascade retenu pour un bon fonctionnement, que la boucle
interne soit plus rapide que la boucle externe. Dans notre cas, le régulateur de vitesse
est sollicité toutes les 1 ms alors que les boucles de courant le sont toutes les 200
nanosecondes.
1.3.3.b Régulateur de vitesse
De nombreuses applications industrielles nécessitent un contrôle de vitesse ou de
position. La relation fondamentale de la dynamique permet d‟écrire :
Où
représente la somme des couples moteurs appliqués, Cr la somme des couples
résistants et J le moment d'inertie de l'ensemble des parties tournantes. On obtient
ainsi la vitesse par:
17 | P a g e
Figure 1.8 Boucle de régulation de la vitesse, structure PI
Dans ce projet on choisit un PI comme régulateur de vitesse et de courant et on
change ces coefficients jusqu‟à obtenir la réponse demandée.
1.4. Limitation de la commande vectorielle
La variation de la constante de temps rotorique peut être due soit à la variation de la
résistance rotorique en raison de l‟échauffement du moteur, soit à la saturation de
l‟inductance rotorique.
Le régulateur à orientation du flux du rotor dépend explicitement des paramètres de la
machine (Lr, M et Rr). Ce pour cela on remarque que la variation de ces paramètres a
une influence sur le couple de la machine et sur la pulsation de courant statoriques qui
donne un effet sur le découplage de la machine c.à.d. sur la commande vectorielle.
Dans cette optique on va présenter une étude sur l‟effet de la variation de la constante
de temps sur les performances dynamiques d‟un entraînement à orientation du flux
rotorique. [3]
1.4.1 Effet de la variation de la résistance rotorique sur le couple de la machine
Figure 1.9 Reponse du flux et couple à diffèrents couple de charge quand on change la rèsistance
rotorique
18 | P a g e
On peut conclure donc que la commande à flux orienté est peu sensible à la variation
des paramètres aux faibles charges.
1.5 commande de l'onduleur
1.5.1 Fonctionnement de l'onduleur
Un onduleur est un convertisseur de puissance destiné à convertir une tension
continue en une tension alternative par un jeu de commutations. Ces jeux de
commutation concernent la commande des interrupteurs de l'onduleur (signal PWM).
Le circuit de puissance de l'onduleur comporte 6 interrupteurs (MOSFET par
exemple) et une diode antiparallèle chacun, connectés comme le montre la figure
suivante.
Figure 1.10 structure d'un onduleur [4]
1.5.2 les techniques de commande de l'onduleur :
La commande de l'onduleur triphasée peut se faire par plusieurs méthodes, de ces
méthodes, on tire : [5]
1. Onduleur triphasé pleine onde
2. Onduleur triphasé a MLI sinus-triangle
1. onduleur triphasé pleine onde :
Stratégie de commande: La commande de chaque bras de pont est complémentaire.
Les commandes sont décales de
.
19 | P a g e
Allures des tensions : Chaque interrupteur est fermé pendant une moitié de la
période.
Figure 1.11 Allures de tension obtenue par l'onduleur en pleine onde
On obtient un système de tensions alternatives triphasées. On remarque que les
harmoniques de rang multiples de 3 ont disparus.
2. onduleur triphasé sinus-triangle:
Stratégie de commande: La tension de sortie est composée de créneaux de tension
de largeur variable (d‟où le nom de MLI : modulation de largeur d'impulsions, PWM :
pulse Width modulation en anglais). On a signaux :

Un signal sinusoïdal d'amplitude et de fréquence variable appelé "référence"

Un signal triangulaire de fréquence très élevée appelé "porteuse".
Une onde modulatrice sinusoïdale u, de fréquence fu est comparée à une onde
triangulaire v de fréquence fv. La sortie du comparateur permet, par l'intermédiaire de
transistors de puissance, le pilotage d'une phase de la machine. Les autres phases sont
pilotées par des ensembles identiques, déphasés.
20 | P a g e
Figure 1.12 Principe de la M.L.I
Figure 1.13 Allures de tension obtenue par l'onduleur par sinus-triangle
On remarque que la tension de sortie est rassemble au sinus plus que la commande de
l'onduleur en pleine onde.
Note importante : Les deux interrupteurs d'une phase ne seront jamais fermés en
même temps, ce qui provoquerait un court-circuit. Dans la réalité, c'est plus
compliqué puisqu'il faut tenir compte du temps de fermeture des interrupteurs qui
n'est pas nul !
1.6 conclusion :
La boucle de commande de la machine asynchrone avec tous ses élèments néssecite
une programmation de cette boucle ce pour cela il faut utiliser une carte performante,
travail en temps réel et compatible à cette boucle. Une carte dSPACE peut résolver ce
probléme. Mais Qu'est ce qu'une carte dSPACE? Quels sont ces caractéristiques? Et
comment on peut la programmer?
21 | P a g e
Chapitre2: CARTE dSPACE
2.1 Introduction à la Carte dSPACE 1104
dSPACE a but non lucratif. Il est facile à installer « out of the box » et personnalisable
pour répondre aux besoins de toute organisation.
dSPACE permet un accès facile ouvert à tous les types de contenu numérique, y
compris textes, images, images animés et ensembles des données.
dSPACE gère différents formats d‟importation/exportation, et possède plusieurs
avantages :

Facile à utiliser en temps réel du matériel.

I/O interface d‟E/S idéalement relie par blocs interface en temps réel

Intégration transparente dans matlab /Simulink /state flow
La carte DSPACE assure les aspects logiciels et numériques de la commande, depuis
l'acquisition numérique des signaux d'entrées jusqu'aux signaux (MLI/PWM) de
commandes des bras de pont (signaux de sorties), en passant par les asservissements,
qui sont ensuite implantés au sein de cette carte dans des mémoires FLASH allouées.
La carte DSP utilisée est la DSPACE DS1104. Le processeur principal est un
MPC8240, avec un cœur Power PC 603e et une horloge interne à 250 MHz. Il a une
capacité mémoire de 8 Mo en Flash et de 32 Mo en SDRAM et de 3 timers (32 bits)
pouvant fonctionner de manière indépendante.
Le PC utilisé doit être compatible avec la carte dSPACE utilisé qui est DS1104.
La caractéristique de PC qu‟on a choisi:
1. Processeur central:

Processeur Pentium III à 800 Hz

Pentium 4 1.6GHz ou plus (recommandé)
2. La mémoire principale:
22 | P a g e

512MB RAM

1Go RAM ou plus (recommandé)
3. Espace disque: 5 GB (installation complète du DVD)
4. Pilotes de disque: lecteur de DVD pour l'installation du logiciel
5. Système d'exploitation: Windows XP professionnel (version 32 bits) avec Service
Pack 3
6. Requise slots pour cartes de dSPACE: vous avez besoin d'un libre 33MHz/32-bit
5V PCI.
Figure 2.1 dSPACE 1104 [6]
Pour programmer le DSP, il faut réaliser tout d'abord un schéma dans l'environnement
Simulink de Matlab. Dans "Simulink Library Browser" on trouve une librairie
nommée "dSPACE RTI1104" dans laquelle on peut choisir les composants. (voir
annexe A) [7]
Après la compilation, le chargement du programme et son exécution dans le DSP se
font automatiquement La compilation génère de nombreux fichiers dont deux sont
particulièrement importants:
Schéma sdf listant tous les paramètres du schéma bloc, utilisés sous Control Desk
pour faire le lien entre le firmware et l‟IHM.
Schéma. ppc qui est le firmware chargé dans la carte DSP.
23 | P a g e
Le logiciel Control Desk permet la réalisation d'une interface graphique permettant de
visualiser et de modifier en temps réel les différentes variables du schéma Simulink.
Les extensions utilisées sous Control Desk sont :
Schema.cdx : contient le projet ou expriment
Schema.csv : fichier d‟acquisition de mesures au format ASCII
Schema.idf : fichier résultant de l‟acquisition des mesures en mode Stream to Disk
Schema.lay : contient le panneau graphique développé (c'est la layout)
Schema.mat : fichier d‟acquisition de mesures pouvant être chargées sur Matlab
Schema.ppc : contient l'application (donc l'exécutable) pouvant être chargée dans le
DSP.
Schema.sdf : contient l'ensemble des paramètres du fichier Simulink
2.2Control Desk
Control Desk est une interface qui permet de visualiser en temps réel différentes
variables du Fichier développé sous Simulink et de modifier également des
paramètres définissant le mode de fonctionnement des blocs constituant le schéma
Simulink. La visualisation de variables ou de signaux et la modification de paramètres
sont possibles par l'intermédiaire d'instruments graphiques que l'on sélectionne.
2.3 CP 1104/CPL 1104 components [8]
Les panneaux de connexion CP 1104 et CPL 1104, la charge totale de tous les E/S du
connecteur qui donnent accès à l'alimentation du PC ne doit pas dépasser 500 mA
(CP1104) ou 400mA (CPL1104).
2.3.1 Entrée analogique
Le DS1104 contient 2 types différents de convertisseur analogique/numérique de
voie d'entrée analogique :
-
Un seul ADC 16-bit avec 4 signaux entrée multiplexée:ADCH1…ADCH4(en
matlab: bloc:DS1104MUX_ADC….Voies 1 2 3 4)
-
Quatres ADC 12-bit parallèles avec un seul entrée chaque ADCH5…ADCH8
24 | P a g e
A l‟entrée, le ADC supporte
mais à la sortie, il délivre un signal de
; alors
il faut passer la sortie du ADC dans un block « Gain » de gain 10 pour reconstituer le
signal initial.
2.3.2 sortie analogique
Le DS1104 offre un convertisseur numérique / analogique (DAC) avec 8 canaux
parallèles DAC. Les voies de sorties analogiques sont appelés: DACH1…8
La tension de sortie:
Le courant de sortie:
-
Le DAC fait multiplier le signal par 10 ; alors il faut passer le signal dans un
block « Gain » de gain (0.1) avant de le relier au DAC.
2.3.3 Bit I/O
Le DS1104 contient 20 E / S pins numériques appelé: IO0 ... IO19. Vous pouvez
sélectionner la direction pour chaque bit individuellement par un logiciel.
NB: IO16... 19 peut être utilisé comme interruption externe. Cette interruption est
définie par la transition de haut (1 microseconde) à faible (10ns)
Tab 1.1 les carateristique de broche de connecteur Bit I/O
Paramètre
Value
Min
Max
2.0 V
5.0 V
bas
0.0 V
0.8 V
Haut
2.4 V
5.0 V
bas
0.0 V
0.4 V
-5 mA
+5 mA
Tension d'entrée Haut
Tension de sortie
Courant d'entrée
Courant de sortie
500
25 | P a g e
Figure 2.2 E/S de connecteur Bit I/O
2.3.4 Esclave DSP numérique I/O (CP18)
L'esclave DSP de DS1104 donne ces E/S :
-
Esclave DSP Bit E/S unitaire.
-
Esclave DSP synchronisation E/S unitaire.
-
Esclave DSP de périphérique interface série.
Les pins de l'esclave DSP E/S numérique sont appelés :
-
SPWM1 ... SPWM9 (pin 7, 26, 8, 27, 9, 28, 10, 29, 11)
-
ST1PWM ... ST3PWM
-
SCAP1 ... SCAP4
-
SSOMI
-
SSIMO
-
SSTE
-
SSCLK
Tab1.2 la carateristique de broche de connecteur slave DSP
Paramètre
Value
Min
Max
2.0 V
5.0 V
bas
0.0 V
0.8 V
Haut
2.4 V
5.0 V
bas
0.0 V
0.4 V
-13 mA
+13 mA
Tension d'entrée Haut
Tension de sortie
Courant d'entrée
Courant de sortie
500
26 | P a g e
Figure 2.3 : E/S de digital I/O
2.3.5 Incrémental Encoder interface
Les connecteurs supplémentaires de l'interface de codeur CP19 et CP20 sont à 15
pins, femelle Sub-D connecteur situé sur le panneau connecteur.
Le Carte DS1104 offre une interface numérique de codeur incrémental avec voies
d'entrée pour deux codeurs incrémentaux. Les pins qui constituent les entrées sont
appelés:
-
IDX(1), /IDX(1), PHI90(1), /PHI90(1), PHI0(1), /PHI0(1)
-
IDX(2), /IDX(2), PHI90(2), /PHI90(2), PHI0(2), /PHI0(2)
L'interface de codeur incrémental soutient asymétriques TTL et signaux différentiels
RS422 (sélectionnable par logiciel).
NB: IDX….. Numérique codeur incrémental interface d'entrée index
PHI90 (1) Entrée numérique de codeur incrémental d'indice 90 degrés
PHI0 (1) Entrée numérique de codeur incrémental d'indice 0 degré
Si le extrémité simple contrôle TTL est utilisé, les broches, les PHI90 inversée
/ PHI0, et / IDX doit être laissée en l'air (voir ci-dessous)
Figure 2.4 : connection de codeur incremental
Figure 2.5: utilisation De codeur incrémental
de dSPACE et codeur incremental utilise
27 | P a g e
2.3.6 Serial interface (CP 21, CP22)
Le DS1104 contient un récepteur et un transmetteur asynchrone universel (UART)
pour faire une communication avec les périphériques externes
L'UART peut être configuré comme une interface RS232, RS422 ou RS485 émetteurrécepteur.
Les pins de l'UART sont appelés :
-
RXD, RXD
-
TXD, TXD
-
RTS, RTS
-
CTS, CTS
-
DCD, DTR, DSR
Figure 2.6: connection de dSPACE et l'interface série
Figure 2.7 : utilisation de l'interface série
Ce sont de connecteur male 9-pin
Par défaut, l'interface UART de DS1104 est configurée comme RS 422 pour utiliser
comme RS485, vous avez connecté TXD à RXD et TXD\ à RXD\
Figure 2.8 : utilisation UART comme RS 485
2.4 Conclusion :
La carte dSPACE contient un DSP performante, rapide et travaille en temps réel et
des E/S analogies, digital etc…. Ce qui pousse les spécialistes à l'utiliser dans
différents applications, l'application choisie dans le chapitre suivant démontre les
performances de cette carte à répondre aux besoins de toutes applications.
28 | P a g e
CHAPITRE 3: Réalisation du banc à essais
3.1 Le banc à essais :
Figure 3.1 schéma de banc a essai à réaliser
[9]
3.2 Les étapes à faire dans ce banc
Les étapes nécessaires à faire dans ce projet comme on le voit dans le schéma de
banc à essai est:
1. Démarrage de machine
2. Captage de courant
3. Captage de vitesse
4. commande de l'onduleur
5.1Carte d‟alimentation de l‟onduleur
5.2Carte drivers pour commander l‟onduleur
5.3 Carte d‟alimentation de cette carte de drivers
5. Identification des paramètres de machine
6. boucle de commande vectorielle
3.2.1 DEMARRAGE DE MOTEUR ASYNCHRONE
Démarrage directe
A partir de l'EDL, on relie R S T respectivement à U1 V1 W1 :
29 | P a g e
Figure 3.2 connexion des enroulements du moteur [10]
Figure 3.3 démarrage directe du moteur en utilisant la carte de captage de courant
3.2.2 Captage de courant
3.2.2. a capteur de courant (LA25-NP)
Pour la mesure électronique des courants : DC, AC, impulsionnels ….avec isolation
galvanique entre le circuit primaire (courant fort) et le circuit secondaire (circuit
électronique)
Figure 3.4 capteur de courant
Figure 3.5 connexion de
capteur
30 | P a g e
Avantages:
Applications:

Excellente précision
1.Variations de vitesse et

Très bonne linéarité
2.entrainements a servomoteur AC

Faible dérive en température
3.Convertisseurs statiques pour

Temps de retard court
entrainements à moteur DC
Connexion de pins
Pin 1 à 5 : entrée primaire
Pin - : -15v
Pin 6 à 10 : sortie primaire
Pin + : +15v
Pin M : mesure de sortie
Tab 1:connection de Pins de capteur de courant
3.2.2. b circuit de captage de courant
On utilise le capteur de courant (LA25-NP), on fait le circuit de captage. On voit
qu'on a besoin 2 capteurs pour capter ia et ib ou ic est déduit.
Après captage, le courant (out M) qui est un signal courant nécessite l'utilisation d'une
résistance qui est donnée par la fiche technique de capteur pour obtenir la tension
comme image de ce courant (U de Rm résistance de sortie). Cette tension est une
valeur analogique qui est capter par le pin ADC de dSPACE qui supporte (
pour cela on met 2 diodes zener
ce
têtes bêche pour protéger le dSPACE .puis
on met 2 résistances 100 ohm pour prendre une image à cette tension.
On remarque qu'il faut mettre des E/S pour avoir comme la tension d'alimentation
(
)pour les 2 capteurs de courant et la tension triphasée (R et S) qui sont entrées
aux capteurs et comme de sortie, le courant mesurer par la sortie M de ces capteurs et
31 | P a g e
(U et V) à la moteur car les capteurs sont mis entre le réseau et le moteur, et n'oublie
pas le neutre de 2 courant mesurer qu'on peut le relier à la neutre de 2 tensions
d'alimentation (
)
R, S
U ou V
Figure 3.6 connexion de capteur de courant
On relie les pins de capteur de cette façon (Figure 3.6) pour la précision de valeur de
courant donné par le moteur (<0.72).
Figure 3.7 circuit de captage de courant
32 | P a g e
Figure 3.8 schéma électronique de circuit de captage de courant
On remarque que le circuit de captage de courant a besoin d'alimentation
pour cela on utilise la carte d'alimentation
ce
qui se trouve dans le laboratoire de
l'électronique de puissance.
3.2.2.c Programmation
Le captage de courant consiste à utiliser un capteur de courant qui donne avec une
résistance en parallèle avec le capteur une image de ce courant qui est une tension de
valeur analogique ce pour cela on a besoin d'entrée analogique (DAC de dSPACE).on
remarque que le bloc DAC faut diviser la valeur par 10 ce pour cela il faut multiplier
la valeur par un gain de 10.on remarque encore que ce bloc a un numéro de Voie qui
doit l'identifier pour chaque bloc.
Figure 3.9 Programmation de captage de courant
33 | P a g e
3.2.2.d Visualisation
Figure 3.10 visualisation de courant sur oscilloscope
Figure 3.11 visualisation de courant par control desk
3.2.3 Captage de vitesse
On utilise pour capter la vitesse de machine asynchrone un codeur incrémental qui est
relié directement à la machine asynchrone.
34 | P a g e
Figure 3.12 codeurmachine
figure 3.13 codeur dSPACE
3.2.3.a Le codeur incrémental
Le codeur incrémental est un capteur angulaire de position. Il est destiné à des
applications de positionnement, de contrôle de déplacement ou de mesure de vitesse
d'un mobile, par comptage et décomptage des impulsions qu'il délivre.
Le codeur incrémental délivre des impulsons permettant la définition d‟une direction
et un comptage.
Le disque comporte au maximum 2 types de pistes :
- la piste extérieure est divisée en „ n ‟ intervalles d‟angles alternativement opaques et
transparents, „ n ‟ s‟appelant la résolution ou nombre de points. Pour un tour complet
de l‟axe du codeur le faisceau lumineux est interrompu „ n ‟ fois et délivre „ n ‟
signaux consécutifs. Derrière la piste extérieure sont installées 2 diodes
photosensibles décalées délivrant des signaux carrés A et B. Le déphasage entre ces
deux signaux permet de déterminer le sens de rotation du système.
- La piste intérieure comporte une seule fenêtre transparente et délivre un seul signal
appelé „ Top zéro ‟ par tour. Ce signal (Z) détermine une position de référence et
permet la réinitialisation à chaque tour.
35 | P a g e
TAB 2: relation de codeur
Figure 3.14 explication de fonctionnement de ce capteur[11]
A partir de ces signaux on peut calculer la position et la vitesse de rotor et ainsi le
sens de rotation.
1 pulse a un temps de Δt(s)
Donc Δt(s)→2pi/1000
ou 1000=nb de dents de codeur
60 s→N??? tr/min
C‟est la vitesse
A l‟instant t bien précis de moins choix, on compte le nb de pulse x par un compteur
qui est réinitialisée à chaque période
1000→2pi
X→position ???
3.2.3.b Programmation
Figure 3.15 Programmation de captage de vitesse
36 | P a g e
3.2.3.c Visualisation
Figure 3.16 visualisation de vitesse
3.2.4 commande de l'onduleur
3.2.4.a Montage et description
L'onduleur réaliser est compose de trois partie essentiels comme l'indique la figure:
Figure 3.17 structure Générale
L'adaptation de la commande numérique est favorisé par la disponibilité des
composants, la facilité de leur programmation grâce à des compilateurs de DSP utilisé
(control desk), leur fiabilité ainsi que la simplicité de réalisation et d'éventualité de
modifications.
3.2.4.b LES DRIVERS IR2130
On a utilisé un seul driver IR130 puisqu'on a besoin des 6 signaux de commande
37 | P a g e
Figure 3.18 connexion typique
a. description de l'IR2130
L'IR2130 est un circuit intègre pour des hautes tensions, il est utilisé pour commander
des transistors à grande vitesse comme les MOSFET et les IGBT avec trois bras hauts
indépendants et trois bras référentielles entrées logiques sont compatibles avec les
sorties 5 V du CMOS ou de LSTTL. Les sorties de ce circuit sont de 15V, elles sont
appliquées aux bases des transistors par l'intermédiaire des résistances .un signal
FAULT indique si un défaut de surintensité ou de sous voltage s'est produit. Des
retards de propagation sont assortis pour simplifier l'utilisation aux fréquences
élevées. Les canaux flottantes peut être utilisés pour des tensions continues jusqu‟à
600V, le courant de sortie est de 420mA et la tension de sortie peut varier de 10 à 20
V, ce qui est compatible avec les IGBT choisis, en plus l'IR2130 empêche les sorties
HIGH et LOW d'être à l'état haut en même temps, comme l'indique le tableau, pour
éviter le court-circuit de la source.
b. le circuit de drivers
Le circuit de driver ou de commande est formée de drivers IR2130 de 6 résistances
qui sont relies à la sortie de drivers et donnent directement les pulses a l'onduleur, et
des 3 capacités et de 3 diodes qui sont utilisés avec ce driver comme connexion
typique.
38 | P a g e
Figure 3.19 carte drivers réalisée
Figure 3.20 circuit électronique de la carte drivers
Donc, notre travail est alors de trouver le signal de commande qui va être appliquée
sur la grille du MOS, mais ceci relève trois problèmes essentiels :

Le courant que peut donner la sortie analogique du dSPACE est maximum de
5mA, et ce courant n‟est pas suffisant pour commander le moteur.

Il faut assurer une isolation dSPACE-moteur pour protéger la carte.

Il faut assurer une isolation de masse de transistors de l'onduleur car il faut que
les 3 transistors localisés dans la partie supérieure doivent avoir 3 masses
39 | P a g e
diffèrent et les 3 transistors localisés dans la partie inférieure ont le même
masse qui est le quatrième masse.
On remarque que la carte drivers fait une isolation entre le carte de dSPACE (faible
puissance) et le moteur (forte puissance), l'amplification de signaux de dSPACE et
encore l'isolation entre les masses déjà citées.
La carte de driver a besoin d'alimentation 5 v continu. Cette carte d'alimentation doit
être transforme de tension de réseau à 5 v continu.
La carte d'alimentation doit être contenir les composants suivantes: [12]
1. transformateur (220 V  5V)
2. redresseur monophasée double alternance (PD2) (4 diodes de puissance de u >5v).
3. capacité 2200 microfarad, 16V (choisie suivant les valeurs normalisées)
4. régulateur de tension(7805).
On parle seulement de régulateur (7805) :
Figure 3.21 régulateur L7805CV
Figure 3.22 E/S de régulateur
Ta b 3 : Description de la broche
40 | P a g e
Figure 3.23 la connexion typique de régulateur
Figure 3.24 carte d'alimentation de la carte de driver
Cette carte prend comme entrée la tension de réseau (220 V) avec sa masse et donne
5v continu comme sortie.
Cet onduleur a besoin d'alimentation continu (300 V). Ce pour cela on peut faire une
carte d'alimentation à cet onduleur Qui donne 275-300 V continu à partir de réseau
(triphasée) ou bien on utilise une alimentation continu 275 qu'om dispose au
laboratoire.
Pour faire la carte d'alimentation, on utilise le redresseur P3 qui est un redresseur
triphasée simple après redressement on doit utiliser une capacité chimique de
puissance qui peut supporter une tension 275-300 V.
NB: il faut réaliser cette carte sur une plaque aluminium comme radiateur à cette
diode de puissance.
Mais il n'y a plus de temps de faire ça, ce pour cela on utilise la tension continu 300 V
de source de tension qui est dans le laboratoire d'électricité.
41 | P a g e
c. Programmation de la commande de l'onduleur
La commande de l'onduleur le plus effectif est le MLI (numérique) qu'il consiste à
comparer
Une onde modulatrice sinusoïdale u, de fréquence fu à une onde
triangulaire v de fréquence fv. La sortie du comparateur permet, par l'intermédiaire de
transistors de puissance, le pilotage d'une phase de la machine. Les autres phases sont
pilotées par des ensembles identiques, déphasés.
Figure 3.25 programmation de commande de l'onduleur
Le bloc "discrète 3-phase PWM générateur" prend le signal modulatrice triphasée et
le compare avec le signal triangulaire qu'on peut le définir sa fréquence comme une
paramètre de ce bloc.
d. visualisation des signaux
Figure 3.26 Impulsions de commande
42 | P a g e
Figure 3.27 tension de sortie de l'onduleur
Figure 3.28 simulation de démarrage de la machine à partir de l'onduleur
43 | P a g e
Figure 3.29 vitesse de la machine, courant de stator et courant de rotor obtenu par simulation
A la fin de démarrage, le courant devient zéro.
3.2.5 Identification des paramètres de la machine
Puisque la machine est asynchrone a cage d'écurriel alors on peut considérer les
paramètres de stator est à peu près égal aux paramètres de rotor.
3.2.5.a. Identification résistances Rs et Rr
Les valeurs mesurées sont les suivantes :
Rs = Rr =43 Ω.
3.2.5.b. Identification inductances Cycliques et mutuelles
Le principe de mesure de l'inductance propre est d'alimenter les 3 phases statoriques,
d'ouvrir le rotor et de mesurer le déphasage courant/tension.
44 | P a g e
Figure 3.30 déphasage entre I et U de la machine
On a Δt=1.76 ms , Ls= Lr=?
20 ms=T  2 π
1.76 ms  Φ=?
Avec
on obtient L=1.32 mH
Mais dans ce cas on prend comme estimation M= Ls
3.2.6. Boucle de commande vectorielle
Cette boucle de commande prend comme entrée la vitesse du moteur qu'on a besoin à
réguler, et encore les courants obtenues par ce moteur. On a 2 boucles l'un dans
l'autre, boucle de vitesse comme boucle extérieure et 2 boucles de courant comme des
boucles internes, Où la régulation de courant a une constant de temps inférieur au
constant de temps mécanique de boucle de vitesse.
45 | P a g e
Figure 3.31 Schéma de régulation de vitesse de MAS en IRFO
La programmation de cette boucle de commande a besoin de déterminer les
paramètres de la machine asynchrone et encore les régulateurs de courant et de
vitesse.
3.2.6.a Détermination des paramètres de régulateurs
Les paramètres de régulateurs sont déterminés à partir des paramètres de la machine.
Régulateur de courant: la synthèse du correcteur PI des courants est réalisé par la
méthode de compensation du zéro introduit par ce dernier par le pôle de la dynamique
du courant. Ensuite, l'ajout des termes de découplage rend les axes d et q
complètement independantes.il permet aussi d'écrire les équations de la machine d'une
manière simple. En outre, la synthèse des correcteurs est plus aisée et le niveau des
performances de la commande est plus élevé .le gain proportionnel du correcteur PI a
été déterminer de sorte que la boucle interne du courant soit dix fois plus rapide que
celle en boucle ouverte.
Ce pour cela le régulateur de courant est remplacé par un PI de 1er ordre
Régulateur de vitesse:
Une fois la régulation de la boucle de courant validée, il est alors possible de mettre
en place, en cascade, une boucle de vitesse souhaitée.
46 | P a g e
3.2.6.b Programmation de boucle de commande
Figure 3.32 programmation de la boucle de commande
Les 2 blocs PARK et PARK inverse, on a programmé comme un programme
Simulink et le transformer en bloc pour l'utiliser dans la boucle de commande.
(Voir Annexe B)
3.2.6.c visualisation de sortie de la boucle de commande
Figure 3.33 visualisation de tension de sortie de la boucle
Il faut que la sortie de cette boucle doit être 3 signaux triphasés équilibrés qui sont
utilisés à la fois pour la détermination des impulsions de commande des transistors
MOSFET de l'onduleur comme déjà dire.
47 | P a g e
3.3 Conclusion :
Malgré que la commande de la machine asynchrone soit difficile, on remarque que la
commande vectorielle vient à résoudre cette difficulté et donne les bons résultats.
48 | P a g e
Conclusion générale & perspective
Les applications des machines asynchrones dans le domaine des entraînements sont
variées. Elles vont des applications simples (pompe, ventilateurs, compresseurs ...) à
des applications plus contraignantes (pompes doseuses, levage lourd ...). La variation
de vitesse joue un rôle clé dans le domaine du génie électrique et les commandes
vectorielles présentent toutes les deux des avantages et des inconvénients liés à ce
domaine.
Ce projet contribue à la commande vectorielle de la machine asynchrone à flux
orienté en simulation en utilisant la carte dSPACE.
Dans un premier temps, on définit le modèle de la machine asynchrone, ce modèle
étant non linéaire et complique, des simplifications et des suppositions ont été faire
pour ramener le modèle de la machine asynchrone rassemble à celui d'une machine à
courant continu à excitation séparée pour réaliser une commande performante et
robuste. Pour ce faire, on a découplé la commande du flux magnétique de celui de
couple électromagnétique par la technique d'orientation de flux rotorique.
Après avoir linéariser le modèle de la machine asynchrone, on a procédé à
l'identification des paramètres dont le modèle dépend.
Le dispositif expérimental proposé est constitué d'un ensemble machine, onduleur,
appareils de mesure, processeur (DSP) de traitement et de commande, et
d'environnement concernant la protection et l'interfaçage. Le DSP choisi qui adopte la
technique parallèle en exécutant les opérations arithmétiques en temps réel présente
une supériorité remarquable sur les processeurs conventionnels.
La carte dSPACE est l'une de carte qui contient un DSP très performantes et répondre
à son besoin et il travaille en temps réel.
L‟environnement Matlab/Simulink/dSPACE offre un outil puissant et fort didactique
pour l‟enseignement de la détermination des paramètres et le contrôle des machines
asynchrones.
49 | P a g e
Comme perspective, Grâce à cette plate-forme expérimentale, les étudiants peuvent
aisément mettre en pratique un grand nombre de notions théoriques à travers ce projet.
De plus, les résultats de ce projet poussent les lecteurs à l'utiliser.
50 | P a g e
Annexe A: Programmation de carte dSPACE :
A.1 Modelé Simulink et control desk :
A.1.1 Création d’un modèle Simulink: exemple
aOpen Matlab and type « simulink » at the command prompt.
bOpen « new model ».
cSave this model, his extension is « .mdl »
dDrag and drop the following block: gain, Signal Genarator.
eFrom the libraries, choose “dSPACE RTI1104”, double click on to DS1104
MASTER PPC.
fDrag and drop DS1104DAC_C1.
Pour le DAC, il faut spécifier le numéro du Channel (1…8) et la valeur
initiale.
51 | P a g e
Figure a.1 La configuration des différents blocks
A.1.2 Configuration des paramètres :
52 | P a g e
Figure a.2 Configuration des paramètres:
A.1.3 Compilation :
a-
Dongle License :
To execute application protected by license, the license
protection must be enabling. “Dongle License” is available for
working with the dspace software after installation, depending
on your order.
Figure a.3 Dongle
bIl faut bien spécifier le répertoire dans lequel on va faire la compilation. Il est
recommandable de mettre tous vos files dans le répertoire « wok » du dSPACE
(C :>dSPACE>work)
Exemple :
Figure a.4 spécifier le répertoire de travail
c-
Compilation :
De la menue, Cliquer « Tools » puis « Real time workshop » et sélectionner « build
model » (ceci est équivalent à CTRL+B)
A.1.4Création d’une interface en Control Desk :
53 | P a g e
Figure a.5 control desk
C‟est un software utilisé pour observer variables et varier les paramètres.
Ouvrir le « ControlDesk ».
Du « file selector », choisir le répertoire « Work » (là ou votre model à
exécuter est sauvegardé).
Choisir « Platform », l‟icône ds1104 apparait et il est coloré en rouge ceci
indique qu‟il n‟y a pas une application en cours d‟exécution.
Figure a.6 vérification d''installation de carte dSPACE
Du « File Selector », choisir le SDF file et drag&drop dans l‟icône de la board
qui change de couleur en vert indiquant la présence d‟une application en cours
d‟exécution.
54 | P a g e
Figure a.7 vérification d'installation figure a.8 les paramètres utilises dans la
programmation qu'on peut le
varier par control desk
De projet sur la carte
Dans le block à droite apparait tous les variables utiliser dans le model
Simulink.
Créer une nouvelle expérience en cliquant, File-New Experiment.
Pour visualiser les variables, cliquer File-New-Layout. Deux fenêtres
apparaissent : Layout Window et Instrument Selector.
De l‟ « Instrument Selector », choisir les blocs convenables pour former le
Layout ci-dessous :
Figure a.9 exemple d'interface d'une application
55 | P a g e
Annexe B: PARK et PARK inverse
B.1
Programmation
de
Park
:
Figure b.1 programmation de Park
B.2 Programmation de Park inverse:
Figure b.2 programmation de Park inverse
NB: in3 est l'angle de commutation
56 | P a g e
57 | P a g e