Soutenance mémoire
La Théorie de l’MLI Vectorielle
Plusieurs travaux ont été réalisés dans le but de réduire le taux de distorsion harmonique en se basant sur deux axes. Le premier est l’utilisation des topologies multi niveaux de l’onduleur [3,4,5,6,7,8,19,20,] surtout pour les puissances très élevées. Le second axe s’intéresse à la commande de l’ouverture et la fermeture des semi-conducteurs formant l’onduleur [3,8,9,10,11,12]. L’utilisation des techniques de modulation comme stratégie de commande de l’ouverture et de la fermeture des interrupteurs réduit considérablement les harmoniques. La modulation par hystérésis est souvent utilisée alors que sa fréquence n’est pas contrôlable. La modulation de la largeur d’impulsion sinusoïdale (MLIS) [2] est introduite pour résoudre ce problème. Cette technique nécessite la connaissance des temps de commutation à chaque instant de modulation. La MLI vectorielle est la méthode de modulation la plus récente, elle génère les signaux de commutation de chaque interrupteur de l’onduleur automatiquement avec la rotation du vecteur de référence pendant une période similaire à celle du fondamentale. Suivant l’arrangement des temps de commutation (rapports cycliques) générés, on classe la MLI vectorielle en plusieurs algorithmes .
Principe de la MLI Vectorielle
A partir du schéma représentatif de la topologie d’un onduleur triphasée de tension donné par la Fig. (I-1). On considère que les interrupteurs sont idéaux et présentent deux états ; fermé ou ouvert.
On considère que les interrupteurs de chaque bras sont commandés par deux signaux complémentaires. Ainsi, on a besoin de trois signaux logiques (K1, K2 et K3) pour commander les six interrupteurs formant l’onduleur. Toutefois, dans la pratique il faut prévoir un délai entre les deux signaux pour ne pas court-circuiter la source E. Lorsque le signal logique est à 1, l’un des interrupteurs K’ j est fermé, alors que, s’il est à 0 c’est l’un des interrupteurs Kj qui est fermé.
Puisque chaque interrupteur à deux états (ouvert ou fermé) ce qui donne 23 = 8 combinaisons possibles représentées par huit vecteurs:
• Six vecteurs principaux (1 à 6) actif, la tension est appliqué aux bornes du moteur.
• deux vecteurs de roues libres (8 et 7) inactif, pas de tension aux bornes du moteurs. Les six vecteurs principaux sont déphasés, l’un par rapport à l’autre, de ( π /3) formant ainsi six sections (triangles). Chaque vecteur correspond à une séquence bien définie composée de trois variables logiques qui pilotent instantanément les trois bras de l’onduleur. Par exemple, le vecteur V1 est lié à la séquence (100) ce qui correspond à la situation où les interrupteurs K1, K’ 2et K’ 3sont fermés.
Modélisation De La Machine Asynchrone
Les progrès de l’informatique et du génie des logiciels permettent de réaliser des modélisations performantes des machines électriques. Ainsi la modélisation [22, 12,11, 13] permet de décrire le fonctionnement d’une machine asynchrone par des équations différentielles ce qui nous permet de simuler n’importe qu’elle machine électrique. En outre elle est d’un apport précieux en permettant d’une part de restituer une image de ce que l’on peut observer expérimentalement et d’autre part de prévoir des comportements de la machine plus variés que ceux de l’observation expérimentale.
Présentation de la machine
Une machine asynchrone à cage est constituée de 2 parties, le stator et le rotor. Le stator, représente la partie statique de la machine. Il est constitué d’un circuit magnétique comportant de multiples encoches à l’intérieur desquelles sont bobinées 3 enroulements formant les enroulements statoriques. Au centre de ce cylindre, on retrouve le rotor de la machine dont le circuit magnétique est composé de barres généralement en cuivre ou en aluminium coulé. Ces barres sont reliées entre elles à chaque extrémité par un anneau de court-circuit. Notons que les barres sont légèrement inclinées pour éviter l’effet magnétique d’encochage dû à la forte variation de reluctance qui perturbe le couple. Cette cage est traversée par l’arbre mécanique qui peut sortir ou non de chaque côté.
Avantages du moteur asynchrone
Le moteur asynchrone à cage est le moteur le plus utilisé dans l’ensemble des applications industrielles, du fait de sa facilité de mise en œuvre, de son faible encombrement, de son bon rendement et de son excellente fiabilité.
Hypothèses simplificatrices
Pour simplifier la présentation des relations de base qui régissent le fonctionnement et la stratégie de commande du moteur asynchrone, on peut faire les hypothèses suivantes :
– On néglige la saturation, ce qui permet de définir les inductances,
– On ramène le rotor au stator, c’est-à-dire qu’on suppose que le rotor est triphasé comme le stator, que ses enroulements comptent le même nombre de spires,
– On suppose que les bobines du stator et du rotor sont bipolaires et que leurs phases créent des flux à répartition sinusoïdale,
– On ne tient compte que des fondamentaux des grandeurs alternatives.
Transformation triphasé- diphasé
La transformation triphasée- biphasée aboutit à une famille de modèles de la machine asynchrone, ou les grandeurs statoriques et rotoriques sont projetées sur deux axes en quadrature. L’idée de cette transformation repose sur le fait qu’un champ tournant crée par un système triphasé équilibré peut l’être aussi, a l’identique, par un système diphasé de deux bobines décalées de π/2 dans l’espace, alimentées par des courants déphasés de π/2 dans le temps. On se donne pour objectif que les forces magnétomotrices et la puissance instantanée soient conservées. Dans notre étude et pour plus de simplicité, on établit en premier un modèle ou les grandeurs sont dans le repère lie au stator. Ainsi, l’enroulement équivalent aux trois phases du stator est formé de deux bobinages d’axes direct α s et en quadrature β s . L’axe direct αs est confondu avec l’axe de la première phase as statorique. De même, au rotor, on substitue deux bobinages α r et β r aux enroulements triphasés équivalents.
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Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE I La théorie de l’MLI vectorielle
I-Introduction
1-1-Principe de la MLI Vectorielle
I-2. Les vecteurs spatiaux de tension
I-3. Modulation du Vecteur spatial (Space vector Modulation)
I-4 Schémas de modulation
I-4-1- La séquence alignée à droite (SVM1)
I-4-2. La séquence symétrique (SVM2)
I-4-3. La séquence alternante de vecteur nul (SVM3)
I-4-4. La séquence non commuté de courant le plus élevé (SVM4)
IV-1. Théorie de la MLI vectorielle
IV-1-1Détermination de Vα, Vβ, Vref et L’angle (θ )
II-5. Conclusion
CHAPITRE II Modélisation de la machine asynchrone
II-1- Introduction
II-2- Présentation de la machine
II-3- Avantages du moteur asynchrone
II-4- Hypothèses simplificatrices
II-5- Modélisation triphasée
II-6- Transformation triphasé- diphasé
II -7- Transformation de Park
II-8- Choix du repère dq
II-8-1 Référentiel lié au stator
I -8-2 Référentiel lié au rotor
II -8-3- Dans un référentiel lié au champ tournant
II- 9- Expression du couple électromagnétique instantané
CHAPITRE III
III-1- Onduleur commandé par MLI Vectoriel le SVM
III -1-1 Simulation d’un moteur à cage alimenté par MLI Vectorielle SVM
III-1-2 Les Résultats de simulation
III-2-Interprétation des résultats
Conclusion général
