Commande Floue Adaptative d une Machine Asynchrone Double

Repuplique Algerienne Democratique et Populaire
Ministere de l’Enseignement Superieur et de la Recherche Scientifique
Universit´e de Batna
Facult´e des Sciences de l’Ing´enieur
D´epartement d’Electrotechnique
M´emoire de Magister en Electrotechnique
Option : Maˆıtrise des Energies
Pr´esent´e par : Elkheir Merabet
Th`eme :
Commande F loue Adaptative d0une
Machine Asynchrone Double Etoile
Soutenue le : 04 /06 / 2008
Devant le Jury
noms et prenoms grade universite qualite
Farid NACERI Professeur Batna Pr´esident
Rachid ABDESSEMED Professeur Batna Rapporteur
Abdelhamid BENAKCHA MC Biskra Examinateur
Fatima Zohra KADID MC Batna Examinateur
Sofiane TAIBI MC Batna Examinateur

Remerciements
Je tiens `a exprimer ma profonde gratitude `a mon encadreur monsieur Rachid
Abdessemed professeur de l’Universit´e de Batna et directeur du laboratoire de
recherche, pour son aide sans r´eserve et ses conseils pr´ecieux.
Je tiens ´egalement `a remercier messieurs les membres du jury : Dr. F. NA-
CERI, Dr. A. BENAKCHA, Dr. F. Z. KADID et S. TAIBI pour avoir accept´es
d’´evaluer mon travail.
Je remercie aussi tous les enseignants du d´epartement d’Electrotechnique.

D´edicace
Je d´edie ce modeste m´emoire `a mes parents.
A mes ch`eres sœurs, `a mes chers fr`eres.
A mon cher encadreur M. Rachid Abdessemed.
A mes amis.

Table des mati`eres
Table des mati`eres i
Symboles & Abr´eviations iv
Introduction G´en´erale 1
1 Etat de l’Art 3
1.1 Introduction................................... 3
1.2 Histoire des Machines Electriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Classification des Machines Electriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Caract´eristiques des Machines Multiphas´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.1 Machines multi-phas´ees de type 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.2 Machines multi-phas´ees de type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 Applications des Machines Multiphas´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6 Avantages des Machines Multiphas´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.1 Segmentation de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.2 Lafiabilit´e................................ 9
1.6.3 Minimisation des ondulations du couple et des pertes rotoriques . . 9
1.7 Inconv´enients des Machines Multiphas´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.8 Conclusion.................................... 11
2 Mod´elisation de la Machine Asynchrone Double Etoile 12
2.1 Introduction................................... 12
2.2 Description de la MASDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Hypoth`eses Simplificatrices d’Etude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Mod`ele Naturel de la MASDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4.1 Equations des tensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 Equationsdesflux ........................... 15
2.4.3 Equation m´ecanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5 Mod´elisation de la Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.5.1 Introduction............................... 17
2.5.2 Mod`ele de Park ............................ 17
2.5.3 Application de la transformation de Park `a la MASDE . . . . . . . 18
i

TABLE DES MATI ` ERES ii
2.6 ChoixduR´ef´erentiel .............................. 21
2.6.1 R´ef´erentiel li´e au stator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.2 R´ef´erentiel li´e au rotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6.3 R´ef´erentiel li´e au champ tournant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.7 Mod`eledelaMachine ............................. 22
2.7.1 Mise sous forme d’´equation d’´etat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.8 SimulationNum´erique ............................. 25
2.8.1 Premier cas : fonctionnement `a vide . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.8.2 Deuxi`eme cas : fonctionnement en charge . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.8.3 Interpr´etations des r´esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.9 Mod´elisation de l’Alimentation de la MASDE . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.9.1 Introduction............................... 29
2.9.2 Mod´elisation de l’onduleur `a commande MLI . . . . . . . . . . . . . 29
2.10 Alimentation de la MASDE par deux Onduleurs de Tension . . . . . . . . 31
2.10.1 R´esultats de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.10.2 Interpr´etations des r´esultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.11Conclusion.................................... 33
3 Commande Vectorielle 34
3.1 Introduction................................... 34
3.2 Origines de la Commande Vectorielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3 Principe de la Commande Vectorielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.3.1 Proc`ede d’orientation du flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 M´ethodes de la Commande Vectorielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4.1 M´ethodedirecte............................. 36
3.4.2 M´ethodeindirecte............................ 36
3.5 R´egulation de la Vitesse par la M´ethode Indirecte . . . . . . . . . . . . . . 37
3.5.1 Synth`ese des r´egulateurs PI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.5.2 R´egulateur de vitesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.5.3 Blocded´efluxage............................ 39
3.5.4 R´esultats et Interpr´etations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.6 R´egulation de la Vitesse par la M´ethode Directe . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.6.1 Estimateurduflux ........................... 45
3.6.2 R´egulateurduflux ........................... 45
3.6.3 Simulation et interpr´etations des r´esultats . . . . . . . . . . . . . . 46
3.7 TestdeRobustesse ............................... 50
3.8 Conclusion.................................... 51
4 Commande Floue Adaptative 52
4.1 Introduction................................... 52
4.2 Structure G´en´erale de la Commande Floue Adaptative `a Mod`ele de R´ef´erence 53
4.2.1 Principe du m´ecanisme d’adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2.2 Ler´egulateurflou............................ 54
4.3 Application de la Commande Floue Adaptative pour R´egler la Vitesse de la
MASDE ..................................... 55
4.3.1 Description de la commande floue adaptative `a mod`ele de r´ef´erence 56
Electrotechnique Universit´e de Batna 2008 ii