Modèlisation d'un prototype et commande vectorielle avec et sans capteur mécanique du moteur couple

CONCLUSION GENERALE

En apportant quelques modifications sur la conception du prototype, telles que :

· L'amélioration de la qualité des tôles du circuit magnétique pour limiter au mieux les pertes magnétiques.

· La reprise des formes géométriques des plots statoriques pour une meilleure pénétration des flux et une réduction du couple résiduel, parasite.

· L'augmentation de la rigidité mécanique de l'ensemble afin de maintenir l'entrefer constant et éviter les tendances au collage,

le moteur de structure discoïde conçu par GEC-ALSTHOM MOTEURS NANCY, a certainement un bel avenir devant lui dans les domaines de la robotique et de la traction électrique.

De plus, un onduleur de tension utilisant une M.L.I pour contrôler les courants, une commande vectorielle dans PARK et une commande de couple et de vitesse, devrait convenir assez bien à ce type de moteur. Le FILTRE DE KALMAN, tenant compte des études complémentaires proposées et cités en conclusion du dernier chapitre, devrait compenser assez bien la suppression du capteur mécanique.

D'une façon générale et compte tenu des exigences industrielles imposées sur le marché actuel, je dirais qu'il n'est plus possible aux concepteurs de moteurs électriques, de concevoir leur moteur sans tenir compte de l'électronique de puissance qui va commander le moteur. De même, il n'est plus possible aux concepteurs de systèmes électroniques de concevoir une électronique de puissance et une électronique de commande sans tenir compte de la constitution du moteur.

Les compétences de chacune de ces techniques devront inévitablement s'associer pour ne
former qu'une seule et unique puissance technologique d'avenir.

J'espère que ce travail aura donné satisfaction à la société GEC-ALSTHOM MOTEURS NANCY qui a bien voulu me confier ce prototype. Je regrette néanmoins de ne pas avoir eu le temps de conclure ce travail par une expérimentation de la commande avec son filtre de Kalman.

Pour ma part, cette étude qui a nécessité une année complète de travail, a été particulièrement intéressante car elle a rassemblé un large éventail de techniques complémentaires à celles de l'électrotechnicien. D'ailleurs, ces techniques vont devenir très rapidement indispensables aux connaissances de l'électrotechnicien de demain.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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[3] CREMET Gérard - Notes de calculs sur le dimensionnement du moteur. GEC-ALSTHOM MOTEUR Nancy, 1987.

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[5] BARRET Philippe - Régimes transitoires des machines tournantes électriques. Collection de la direction des études et recherches d'électricité de France. Editions Eyrolles de 1987.

[6] LUCAS Francois - La transformation de Park. Cours du cycle C, C.N.A.M d'Aix, 1992/1993.

[7] Longya XU, Jiping YAO - A compensated vector control scheme of a synchronous reluctance motor including saturation and iron losses. Publication de IEEE INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETY, volume 28, numéro 6 de novembre/décembre 1992..

[8] JOOS Géza, GOODMAN Edward D. - Entrainements à courant continu. Presse de l'Université du QUEBEC, 1987.

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[10] REKIOUA Toufik - Contribution à la modélisation et à la commande vectorielle des machines synchrones à aimants permanents. Thèse de docteur I.N.P.L., Lorraine Juillet 1991.

[11] CARON J.P. et HAUTIER J.P. - Modélisation et commande de la machine synchrone. SEE 3E.I95, Journées d'études du 30 et 31 Mars 1995.

[12] BOIDIN Patrick- La M.L.I par la technique numérique. Application aux variateurs à V/f constante et au contrôle vectoriel. Probatoire C.N.A.M d'Aix du 17 Mars 1994.

[13] DHAOUADI Rached - Application of stochastic filtering to a permanent magnet synchronous motor drive system without electromechanical sensors. Thèse de docteur de l'université du Minnesota, Octobre 1990.

[14] RADIX Jean-Claude - Introduction au filtrage numérique ; Lissage de données, estimation de paramètres, identification de processus - exercices et solutions. Ouvrage des Editions Eyrolles, 1970.

[15] BRUN-PICARD D. - Equations d'état des systèmes linéaires continus et discrêts. Cours d'automatismes B1 de l'enseignement CNAM d'Aix en Provence. Année 1992/1993.

[16] DE FORNEL Bernard, FADEL Maurice, PIETRZAK-DAVID Maria, Joao Carlos Henriques Dos REIS e COSTA - Méthodes d'estimation et d'observation des variables non mesurables pour le contrôle des machines à courant alternatif. Toulouse, journées du club EEA du 14 et 15 Mars 1991.

- ANNEXE 1 -

ESSAIS EXPERIMENTAUX ET VALIDATION DU
MODELE.

ESSAIS DU PROTOTYPE : RELEVES ET OSCILLOGRAMMES.

1. ESSAI A VIDE EN FONCTIONNEMENT GENERATEUR. 1.1. Tableau des relevés :

Valeurs calculées: Ea s n 0 (V/ tr.min^-1)
0,70
0,68
0,67
0,67
0,66
0,68
0,69
0,66
0,63
0,63
Moyenne : 0,67
N°	Moteur cc I (A)		Moteur cc U (V)	n (tr/min)		Génératrice Ea 0s (V)
1	3,65		8,3	18,5		13,0
2	4,35		12,0	35,2		24,0
3	5,00		14,2	43		29,2
4	5,60		17,6	60		40,0
5	5,70		18,6	66		43,5
6	6,10		20,5	74		50,0
7	6,95		25,7	100		66,8
8	7,93		31,6	129		85,0
9	8,57		35,7	155		98,0
10	9,9		44,9	200		126

Tab.An1-1 1.2. Tracé de la courbe : n 1-3 ea 0s

Ea 0s

(V)

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

n

e a 0 s ( n )

0 10 20 30 40 60 70 80 90 110 120 130 140 160 170 180 190 (tr/min)

50 100 150 200

n n = 60 tr/ min

Fig.An1-1 : F.e.m induite au stator en fonction de la fréquence de rotation.

2. ESSAI EN COURT-CIRCUIT DES ENROULEMENTS DU STATOR. 2.1. Tableau des relevés :

N°	Moteur cc I (A)	Moteur cc U (V)	n (tr/min)	Génératrice Icc (A)
1	3,70	13,0	34,2	1,86
2	3,60	14,4	41,7	1,86
3	3,55	16,0	53,3	1,86
4	3,65	18,2	64,2	1,86
5	3,9	21,9	83,3	1,9
6	4,5	31,3	133	1,9

Tab.An1-2 : Relevés du courant de court-circuit au stator.

3. ESSAI A VIDE EN FONCTIONNEMENT MOTEUR.

3.1. Relevé des oscillogrammes :

· i a 0 ( t ) et v a ( t ) pour U ab = 260 volts et i a0 = 7 , 2A soit 77%de In et 68% de U_n.

Echelles :50 volts/cm, 5A/cm et 5ms/cm

Fig.An1-2

· i a 0 ( t ) et v a ( t ) pour U ab = 135 volts et i a0 = 3 , 2A soit 34%de In et 36% de U_n.

Echelles :50 volts/cm, 2A/cm et 5ms/cm

Fig.An1-3

La déformation de l'onde de courant qui apparait sous tension réduite, est due aux à-coups de couples (conséquence d'un entrefer qui n'est pas rigoureusement constant). En augmentant la base de temps, on peut constater que ces à-coups de couple apparaissent périodiquement toutes les 30ms soit toutes les périodes et demi par rapport à la pulsation des grandeurs statoriques.

Echelle :20ms/cm.

Fig.An1-4
- 125 -