Introduction
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Introduction Contrôle et commande des actionneurs électriques •10 x 2 heures de cours •5 x 2 heures de Travaux Dirigés •2 x 4 heures de Bureau d ’Etude sur station de travail (utilisation de simulink) •1 démonstration sur banc moteur d ’une commande scalaire et de sa synthèse •1 test de 2 heures Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 1 Introduction Votre intervenant CLERC Guy Responsable de l ’option Electronique de Puissance du DESS EEA Axes de recherche : Contrôle robuste des machines électriques Diagnostic et sûreté de fonctionnement des systèmes électriques Coordonnées : Ecole Centrale de Lyon Cegely 36 av Guy de Collongue 69131 Ecully Cedex Tél : 04 72 18 61 12 e-mail : [email protected] Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 2 Introduction Plan du cours • Introduction • Modélisation des machines électriques à courant alternatif • Commande des machines asynchrones à fréquence statorique constante • Commande scalaire des machines à courant alternatif • Commande vectorielle des machines à courant alternatif • Commande linéaire avancée • Estimation et observation des grandeurs non mesurables • Identification des paramètres électriques • Commande adaptative des machines électriques Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 3 Introduction Bibliographie 1. R. Kaller et J.M. Allenbach - Traction électrique - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes - 1995 - Lausanne - Suisse 2. G. Grellet et G. Clerc - Actionneurs électriques : Principes, modèles et commandes Eyrolles - 1996 - Paris - France 3. B.K. Bose - Power Electronics and AC drives - Prentice Hall - 1986 - New Jersey, USA 4. V. Sabaté - Traction électrique ferroviaire - Convertisseurs et moteurs - D5502, traité de Génie Electrique - Techniques de l ’ingénieur - Paris - France Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 4 Introduction Le contrôle des connaissances Critères Pondération Travaux dirigés Oral + participation 1/5 Bureau d ’étude Compte rendu 2/5 Test écrit de 2 heures 2/5 Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 5 Introduction Qu ’est ce qu ’un entraînement électrique ? Mesur e des c our a nts : IBM Quantification et discrétisation+ parasites électromagnétiques V a bc Varia tion du couple résistant Commande : IBM Q uantification et discrétisation Variation d e s para mètr e s Onduleur : Harmoniques du moteur : e t temps morts fréqu e nce , éch a uffem ent Vitess e de rotation : Quantification Se c torisation irrégulière Commande numérique Une alimentation Un actionneur Et il faut prendre en compte tous ces élements pour réaliser une application donnée. Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 6 Introduction Le cahier des charges •Choix du convertisseur •Fonctionnement en boucle ouverte ou en boucle fermée •Contrôle de la position, de la vitesse ou du couple •Fonctionnement un, deux ou quatre quadrants •Performances dynamiques et statiques •Contrôle d ’une ou plusieurs machines •Domaine de vitesse : arrêt, faible vitesse ou survitesse (défluxage) •Robustesse •Couple pulsatoire, harmoniques, facteur de puissance. Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 7 Introduction Concevoir un entraînement à partir de ce cahier des charges? Actionneur Alimentation Commande Machine à courant continu Redresseur Régulateurs de courant Hacheur Commande Machine synchrone Machine asynchrone Cyclo-convertisseur Commande scalaire Onduleur Commande vectorielle par hystérésis Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 8 Introduction Concevoir une commande adaptée à cet entraînement? Actionneur + alimentation Modéliser et identifier Effectuer la synthèse des correcteurs Cahier des charges Formaliser les performances Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 9 Introduction Les objectifs du cours Concevoir la commande d ’un entraînement électrique. •Concevoir la commande rapprochée des actionneurs répondant aux performances désirées ðModéliser les machines ðIdentifier ou mesurer les paramètres de ces modèles ðEffectuer les commandes scalaires ou vectorielles •Implanter les algorithmes de contrôle associés à ces commandes ðRégulateurs linéaires (RST ou retour d ’état) - Commande robuste ðCommande adaptative •Suivre les grandeurs nécessaires à ces commandes ðEstimateurs et observateurs Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 10 Introduction W Capteurs MLI Actionneur I Estimateur, observateurs W Objectif du cours Entraînement électrique Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 11 Charge Commande scalaire ou vectorielle Régulateur de courant, flux, couple Convertisseur Régulateur de vitesse et position I Introduction Domaines d ’application Traction électrique Robotique Ä Minimiser les ondulations de Ä Dynamique élevée, couple (pour diminuer les Ä Fournir un couple de maintien à vibrations), vitesse nulle : positionnement, Ä Fournir un couple d’appel important (pour le démarrage du Ä Permettre un asservissement de train), position sans dépassement pour les machines outils. Ä Assurer un contrôle rapide du couple en cas de perte d’adhérence, Ä Autoriser une reprise de l’onduleur avec une machine déjà magnétisée Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 12 Introduction Quelques réalisations en traction électrique (commandes vectorielles) TGV Transmanche Automotrice Z22521 Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 13 Introduction TGV Pendulaire TGV Sud Est - Trois courants Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 14 Introduction Quelques réalisations en robotique (actionneurs électriques) Robot pour entrepôt Robot manipulateur Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 15 Introduction Robot travaillant en translation Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 16 Introduction Complément de cours Analyse d ’un système : Notion de causalité Flux Couple Tension Vitesse Position Courant Sens de la causalité On en déduit les grandeurs sur lesquelles on doit agir pour corriger une erreur sur l ’une de ces variables Erreur position Vitesse Erreur vitesse couple Erreur sur le couple Courant Erreur sur le courant Erreur Sortie correcteur Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc Tension 17 Introduction Fin du chapître Contrôle et commande des actionneurs électriques - durée 1h - G. Clerc 18
