Commande des machines asynchrones

Entraînement à vitesse variable - durée 4h - G. Clerc
Etude des différentes stratégies de commande de la
Machine Asynchrone
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Plan du cours
• Commande scalaire
• Commande vectorielle
• Principe
• Alimentation en tension
• Alimentation en courant
• Alimentation en tension
• Principe
• Alimentation en courant

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Etude des différentes stratégies de commande de la
Machine Asynchrone
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La commande scalaire
Principe
Dans la machine asynchrone les champs stator et rotor restent synchronisés du fait que, par
induction, la fréquence des courants rotoriques varie automatiquement avec la vitesse du rotor
pour compenser cette variation.
Le champ rotorique est mobile par rapport au rotor à la pulsation ωsl, contrairement au cas des
machines synchrones où la fréquence du courant d'excitation reste constante et nulle quelle que
soit la vitesse du rotor et où, par conséquence, le champ rotorique est fixe par rapport à celui-ci.
Dans les machines asynchrones il n'y a donc pas de risque de décrochage par couple moyen nul
mais seulement de blocage par couple résistant excessif, supérieur au couple maximal, qui
provoque un arrêt et un fonctionnement en court-circuit puisqu'il n'y a plus de f.e.m. de rotation
pour s'opposer à la tension statorique.
Les machines asynchrones présentent des instabilités en régime transitoire. C'est le cas lors d'une
alimentation directe en tension lorsque le filtre d'entrée présente des valeurs d'inductance et de
capacité élevées. C'est aussi le cas lors d'une alimentation directe en courant avec fréquence
statorique imposée.

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Comme pour la machine synchrone on utilise donc deux modes de commande des machines
asynchrones,
•soit une commande directe avec réglage de la fréquence statorique ωe et de la tension statorique
Vs ou du courant statorique Is,
•soit une commande avec autopilotage qui asservit la fréquence statorique ωe et Vs ou Is à la
vitesse de rotation ωm en réalisant ωe = ωm + ωsl à l'aide d'un capteur de vitesse. Par extension on
parle d'autopilotage de ces machines. La pulsation ωsl devient alors la variable d'entrée.
Le contrôle du couple passe par la maîtrise de l ’état magnétique de la machine c ’est à dire du
flux et de la pulsation rotorique soit wsl.
Les commandes qui assurent une régulation du module du flux et l ’autopilotage de la machine
sont appelées commandes scalaires.
Celles qui assurent une régulation du flux en module et en phase (donc en régime transitoire) et
l ’autopilotage de la machine sont appelées commandes vectorielles.

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Rappels sur le comportement de la machine en régime permanent
qd XjXX +=
Posons
smslrrslrr ILjILjIRωω ++=0
Au rotor
rmsss ILIL+=Ψ
Flux stator
s
slrr
slm
rI
jLRjL
Iω
ω
+
−=
s
slrr
slrr
ss I
jLRjLR
Lω
σω
ψ+
+
=
D ’où 2
2
1
1
+
+
=
r
rsl
r
rsl
s
s
s
RL
RL
L
Iσω
ω
ψ
Couple
(
)
(
)
*.Im rsmqrdsqsdrmeIIpLiiiipLT=−=
Des relations précédantes, on en déduit
+
=2
2
2
1sl
r
r
r
sl
s
s
m
e
R
L
R
L
L
pT
ωσ
ω
ψ

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+
Ψ =2
2
2
1
3
sl
r
r
r
sl
eff
s
s
m
e
R
L
R
L
L
pT
ωσ
ω
Soit Xxx qd ˆ
2
3
22 =+
car
La valeur du couple est fixée par ωsl et par le module du flux. En fonctionnant au flux nominal,
pour un couple donné, on peut déterminer le glissement donnant le couple maximal pour lequel
la réactance de fuite et la résistance rotorique sont égales :
r
eff
s
s
m
eLL
L
pTσ21 32
2
max Ψ
=pour r
r
sl L
R
σ
ω=
max
(
)
slse
Tωα2 Ψ=
Si le glissement est faible : ωsl permet donc de régler le couple.