COMMANDE D`UN MOTEUR A COURANT CONTINU VIA FPGA

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
N° d’ordre : ….
Série : …. Mémoire
Présenté en vue de l’obtention du
Diplôme de Master en Electrotechnique
Option
Electrotechnique
Thème
COMMANDE D’UN MOTEUR A COURANT
CONTINU VIA FPGA
Présenté par :
DERGHAL Smail
Encadreur :
Dr. MEHAZZEM Fateh
Devant le jury :
Président : Dr. KAIKAA Mohamed yazid
Examinateurs : Prof. KHEZZAR Abdelmalek
Dr. BABAA Fatima
Membre de jury : Prof. KERDOUN Djallel
Soutenue le 17/06/2015
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES FRERES MENTOURI CONSTANTINE
Faculté des Sciences de la Technologie
Département : Electrotechnique

CHAPITRE II : Commande Des Moteurs à Courant Continue Via Les Hacheurs
Commande d’un MCC via FPGA
1
Remerciements

CHAPITRE II : Commande Des Moteurs à Courant Continue Via Les Hacheurs
Commande d’un MCC via FPGA
2
Dédicace

CHAPITRE II : Commande Des Moteurs à Courant Continue Via Les Hacheurs
Commande d’un MCC via FPGA
1
SOMMAIRE
Introduction générale
CHAPITRE I : Prototypage rapide sous FPGA - SYSGEN
1. Introduction ................................................................................................................................................ 2
2. Les FPGA .................................................................................................................................................. 2
2.1. L’architecture .................................................................................................................................... 3
2.2. Historique .......................................................................................................................................... 4
3. Le langage de programmation VHDL ....................................................................................................... 5
3.1. Définition du VHDL ........................................................................................................................... 5
3.2. Historique de VHDL .......................................................................................................................... 5
3.3. Structure d'un module VHDL (Unité de conception) ......................................................................... 5
3.4. Notions de base................................................................................................................................... 5
3.5. Syntaxe ............................................................................................................................................... 7
3.6. Les instructions port et generic ........................................................................................................... 7
3.7. Les directions...................................................................................................................................... 7
3.8. Les objets ............................................................................................................................................ 7
3.9. Notation des littéraux ......................................................................................................................... 8
3.10. Les types principaux en synthèse ................................................................................................... 8
3.11. Les bibliothèques ............................................................................................................................ 8
3.12. Les opérations dans VHDL ........................................................................................................... 9
3.13. Les types manipulés par VHDL .................................................................................................. 10
3.14. Les constantes ............................................................................................................................... 10
3.15. Les variables ................................................................................................................................. 10
3.16. Les signaux ................................................................................................................................... 11
3.17. Les commentaire en VHDL .......................................................................................................... 11
3.18. Les processus ............................................................................................................................... 11
3.19. Les principales caractéristiques du langage VHDL ..................................................................... 12
Un langage s'appliquant à plusieurs niveaux de descriptions ................................... 12 3.19.1.
Fonctionnement concurrent ...................................................................................... 12 3.19.2.
Fonctionnement séquentiel ....................................................................................... 13 3.19.3.
3.20. Différences entre un langage de programmation et VHDL ......................................................... 13
4. Modèle System Generator ....................................................................................................................... 14
4.1. Brève description ............................................................................................................................. 14

CHAPITRE II : Commande Des Moteurs à Courant Continue Via Les Hacheurs
Commande d’un MCC via FPGA
2
4.2. Méthode de développement ............................................................................................................. 14
4.3. Simulink .......................................................................................................................................... 14
4.4. Xilinx System Generator ................................................................................................................. 15
5. Conclusion ................................................................................................................................................ 18
CHAPITRE II : Commande des Moteurs à Courant Continue via Les Hacheurs
1. Introduction .............................................................................................................................................. 20
2. La Machine à Courant Continu (MCC) ................................................................................................... 20
2.1. La Force électromotrice (f.e.m.) E ................................................................................. 21
2.2. Couple électromagnétique .............................................................................................. 21
2.3. Le moteur à excitation indépendante ............................................................................ 21
2.3.1. Modèle électrique .......................................................................................................... 21
2.3.2. Bilan énergétique et rendement ..................................................................................... 22
2.4. Le moteur à excitation série .......................................................................................... 22
2.4.1. Modèle électrique .......................................................................................................... 22
2.4.2. Bilan des puissances et rendement ................................................................................ 23
2.5. Quelques considérations pour le moteur à courant continu .......................................... 23
2.5.1. Utilisation des moteurs à courant continu ..................................................................... 23
2.5.2. Démarrage des moteurs à courant continu ..................................................................... 23
3. LES HACHEURS ................................................................................................................................... 24
3.1.Les interrupteurs électroniques ........................................................................................... 24
3.1.1. Le transistor bipolaire .................................................................................................... 24
3.1.2. Transistor MOSFET ...................................................................................................... 25
3.1.3. GTO ............................................................................................................................... 26
3.1.4. IGBT .............................................................................................................................. 26
3.1.5. La diode à jonction ........................................................................................................ 26
3.2. Hacheur série (abaisseur) .............................................................................................. 27
3.2.1. Principe de fonctionnement ........................................................................................... 27
3.2.2. Etude du hacheur série alimentant un moteur à courant continu .................................. 28
3.3. Hacheur parallèle (Elévateur) ....................................................................................... 29
3.4. Hacheur réversible ........................................................................................................ 32
3.4.1. Hacheur réversible en courant ....................................................................................... 32
3.4.2. Hacheur réversible en tension ........................................................................................ 33