République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran
« Mohamed Boudiaf »
Faculté de Génie Electrique
Département d’Electrotechnique
MÉMOIRE EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLÔME DE MAGISTER
SPÉCIALITÉ: Electrotechnique
OPTION : Conception électrique
Présenté par :
Mr. BENABDALLAH Kamal
Sujet de mémoire :
SOUTENUE LE 27-04- 2015 DEVANT LE JURY COMPOSE DE:
Mr. OMARI Abdelhafid
Professeur (Université USTO)
Président
Mr. MANSOURI Abdellah
Professeur (ENP D’Oran)
Examinateur
Mr. BENABDALLEH Med Badreddine
MCA (Université USTO)
Examinateur
Mr. ADJIM Nasreddine
MCA (Université USTO)
Encadreur
Mme. HAMMOU Yamna
MAA (Université USTO)
Invité
Conception de la commande d’une
machine asynchrone

Remerciement
i
Nous tenons à remercier infiniment :
En premier lieu notre Dieu « ALLAH » le tout puissant de nous avoir donné le
courage, la puissance et la volonté de réaliser ce travail.
Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont été effectués au
Laboratoire d’Automatique et d’Analyse des Systèmes « LAAS » à l’ENP d’Oran.
Je tiens à remercier sincèrement Monsieur ADJIM. Nasreddine, Maître de
conférences à l’université de l’USTO, qui, en tant qu’encadreur de mémoire. Je tiens à
le remercier tout particulièrement pour m'avoir fait bénéficier de son savoir et son
expérience tout au long de mes années passées.
Je tiens à remercier profondément Mme HAMMOU Yamna, enseignante à
l’université de l’USTO, qui, à l’origine, m’a proposée une étude sur la machine
asynchrone. En tout cas, il est très difficile pour moi de la remercier en quelques
mots.
Je remercie Monsieur MANSOURI Abdellah pour m’avoir accueilli au sein du
Laboratoire LAAS, pour m'avoir encouragé et pour m'avoir offert de très bonnes
conditions de travail.
Je suis très honoré que Monsieur OMARI Abdelhafid, Professeur à l’université
de l’USTO, Monsieur BENABDELLAH Med Badreddine, Maître de conférences à
l’université de l’USTO et Monsieur MANSOURI Abdellah Professeur à l’ENP
d’Oran, d'avoir accepté la charge de juger ce mémoire.
Je remercier toutes les personnes de laboratoire LAAS et tous ceux qui ont
participé de près ou de loin à l’accomplissement de ce travail.
Pour finir, je tiens à remercier du fond du cœur ma mère et mes frères qui n'ont
cessé de m'encourager tout au long de ces années d'études.

Introduction générale
ii
La commande des moteurs asynchrones reste un problème ouvert du fait de sa nature
non linéaire. La mise en œuvre de lois de commande pour les systèmes physiques est un
problème qui présente un intérêt croissant. Le progrès conjoint de l’électronique de
puissance et l’électronique numérique (microcalculateurs) permet aujourd’hui de mettre en
œuvre des lois de commande de plus en plus complexes à moindres coûts. Grâce à ces
avancées technologiques la machine asynchrone est aujourd’hui de plus en plus présente
dans les applications industrielles.
Pour synthétiser une loi de commande de moteur asynchrone, on a besoin d’un
modèle et ses paramètres électriques (résistances, inductances, …). Pour cela, le premier
chapitre a été consacré à la modélisation et l’identification des paramètres du moteur
asynchrone avec une méthode hors line sur un banc d’essais dans le laboratoire LAAS.
Le deuxième chapitre présente la commande MLI (Modulation de Largeur
d'Impulsions) de l’onduleur. Le choix d’une méthode adéquate au fonctionnement en temps
réel avec des meilleures performances est fait après une synthèse bibliographique.
L’acquisition des données et la génération des signaux de commande en temps réel sont
réalisées avec une carte dSPACE DS1104, capteurs, interface de commande…etc.
Ensuite, le troisième chapitre a été consacré à la synthèse des lois de la commande
d’un moteur asynchrone. L’objectif a été d’obtenir une méthode simple de synthèse des
coefficients de réglage avec un régulateur pour l’exécution rapide qui soit aussi simple à
implanter et à appliquer dans le milieu industriel. Dans ce chapitre, on a élaboré une
synthèse de la commande FOC qui est déjà commercialisée et ensuite une méthode non
linéaire dite Backstepping a été étudiée. Pour terminer, on a confirmé ces méthodes, leurs
avantages et leurs défauts respectifs.
Enfin, les principales contributions et les perspectives dans ce domaine de recherche
ont été exposées en conclusion de ce mémoire.

Cahier des charges
iii
1. Réalisation d’une plateforme pour la commande du MAS en temps réel
2. Identification des paramètres de moteur asynchrone de banc d’essais de laboratoire LAAS.
3. Maitriser la carte dSPACE DS1104 et le logiciel Control Desk
4. Réalisation de la commande SVPWM de l’onduleur en temps réel
5. Simulation des méthodes de commande du MAS

Table des matières
iv
Remerciement ....................................................................................... i
Introduction général ............................................................................ ii
Cahier des charges .............................................................................. iii
Liste des figures ................................................................................... vi
Liste des tableaux ................................................................................ ix
Nomenclature ........................................................................................x
Etat de l’art ....................................................................................... xiii
Table des matières
Chapitre I : Modélisation et identification de la machine asynchrone
«Identification expérimentale » ................................................................. 1
I.1 Modélisation de la machine asynchrone .................................................................... 1
Introduction ..................................................................................................................... 1
I.1.1. Principe de fonctionnement de la machine asynchrone à cage .............................. 1
I.1.2. Modélisation dans le référentiel triphasé ............................................................... 2
I.1.2.1 Equation électrique .......................................................................................... 3
I.1.2.2. Equation magnétique....................................................................................... 4
I.1.3. Transformation de Park ......................................................................................... 7
I.1.3.1. Transformation Triphasé-Diphasé .................................................................. 7
I.1.3.2. Transformation Repère fixe-Repère tournant ................................................. 9
I.1.3.3. Modèle de la machine asynchrone dans le plan d-q...................................... 11
I.1.3.3.1. Equations électriques d’un enroulement triphasé dans le plan d-q ........ 11
I.1.3.3.2. Equations magnétiques d’un enroulement triphasé dans le plan d-q ..... 12
I.1.3.3.3. Equation mécanique ............................................................................... 14
I.1.3.3.4. Equation du mouvement ......................................................................... 15
I.1.3.3.5. Choix du référentiel d-q ......................................................................... 15
I.1.4. Modélisation en représentation d’état de la machine asynchrone en vue de la
commande ............................................................................................................ 16
I.2. Identification expérimentale des paramètres de moteur asynchrone .................. 18
Introduction ............................................................................................................... 18
I.2.1.Identification des paramètres de la MAS (Méthode hors line) ......................... 18
I.2.2. Présentation du système expérimental ............................................................. 19
I.2.3. Identification de la résistance des enroulements statorique Rs ........................ 21
I.2.4. Essais à vide : Détermination de
s
L
et
f
R
..................................................... 21
I.2.5. Essai en court-circuit (rotor bloqué) : Détermination de
M
et
r
R
................. 25
I.2.6. Détermination des paramètres mécaniques : J, f .............................................. 26
I.2.7. Validation du résultat ....................................................................................... 28
I.2.7.1. Fonctionnement à vide .................................................................................. 28
I.2.7.1.1. Modèle Matlab/Simulink de la machine asynchrone à cage ...................... 29
I.2.7.1.2. Résultats de simulation au démarrage à vide ............................................. 30
I.2.7.1.3. Validation expérimentale des paramètres avec un essai de démarrage .. 32
I.2.7.2. Fonctionnement en charge ............................................................................ 34
I.2.7.2.1. Validation expérimentale des paramètres avec un essai en charge ........ 34
Conclusion ................................................................................................................. 36
Chapitre II: Commande PWM vectoriel de l’onduleur en temps réel
............................................................................................................................. 37
Introduction ................................................................................................................... 37