Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul LOUIS : Ingénieur ENSEM (École nationale supérieure d’électricité et de mécanique de Nancy ) - Docteur ès Sciences - Professeur des Universités - Laboratoire d’Électricité, signaux et robotique - École normale supérieure de Cachan
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Claude BERGMANN : Agrégé de génie électrique - Docteur de l’Université Paris XI - Professeur des Universités - LR2EP-IRESTE - IUT de Nantes
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Lire l’articleINTRODUCTION
Si l’on admet que la commande de l’onduleur est réalisée de façon efficace (voir dans ce traité les articles Commande numérique. Systèmes triphasés : régime permanent [D 3 642] et Commande numérique. Régimes intermédiaires et transitoires [D 3 643]), la commande des machines électriques à courant alternatif se déduit largement de leurs propriétés telles qu’on les observe sur leurs équations. L’étape de la modélisation en vue de la commande de ces machines est donc cruciale, puisque en fait les commandes sont des « modèles inverses » déduits des « modèles directs ». Nous nous appuyons ici sur les outils mathématiques présentés au début des articles que nous venons de citer (matrices de Clarke, Concordia, Park, transformations de Concordia ). Nous ne reprendrons pas ici les questions étudiées dans les premiers articles (effet de la discrétisation, commande des onduleurs ) qui interviennent évidemment. Nous insisterons surtout sur ce qui est propre aux machines à courants alternatifs triphasés. Dans le cas de la machine synchrone, nous détaillerons les deux types principaux de stratégies de commande :
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dans le repère statorique (stratégie dite aussi : dans le référentiel « a-b-c »), que l’on peut déduire des équations initiales de la machine (« non transformées ») ;
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dans le repère rotorique (stratégie dite aussi : dans le référentiel « d-q »), qui se déduisent naturellement des équations transformées au sens de Park.
Nous dégagerons pour chacune, les intérêts, et les limites, de ces stratégies. Nous montrerons aussi la possibilité d’une stratégie « mixte ».
Nous verrons aussi qu’une bonne modélisation permet d’améliorer les commandes en complétant les régulations classiques (type proportionnel-intégral ) par des termes de « compensation » qui permettent de « découpler les axes d et q », l’axe d étant dédié au réglage du flux et l’axe q étant dédié au réglage du couple.
Cette approche favorise principalement les machines dont le champ possède une distribution sinusoïdale, alimentées par des onduleurs de tension. Nous considérerons, cependant, le cas des machines à « distribution trapézoïdale ».
Au total, on définit différents types d’algorithmes. Certains sont assez courts, d’autres plutôt longs et le choix de l’algorithme se fait au terme d’un compromis que le concepteur doit effectuer entre les performances désirées et le coût de l’implantation.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de déc. 1995 par Jean-Paul LOUIS, Claude BERGMANN
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Contrôle en courant dans le repère statorique avec reconstructeur d’état3. Autopilotage et boucles de courants dans le repère statorique
La commande (globale ou non) dans le repère d-q a des avantages importants : on peut imposer toutes les propriétés du système, statiques ou dynamiques, mais elle a des inconvénients : les algorithmes sont lourds et doivent être implantés avec les dispositifs numériques sophistiqués ; en outre, elle n’utilise pas une source de courant. C’est la raison pour laquelle beaucoup de praticiens préfèrent utiliser une structure où les courants triphasés du stator (ia , ib , ic) sont directement commandés. On peut donc introduire des limitations sur les références des courants de phase et cela introduit une sécurité active. Enfin l’autopilotage est plus économique à implanter. La première approche (cf. paragraphe 1) présentait des limitations que nous allons franchir grâce à la modélisation de Park (dans le repère rotorique, ou d-q). On ne confondra donc pas la commande (en a-b-c) et la modélisation (en d-q).
3.1 Commande proportionnelle matricielle
Commençons par le cas le plus simple, où l’on considère trois boucles de courants proportionnelles. La commande est (figure 34) :
Dans les régulations classiques, comme celle que nous avons présenté dans le paragraphe ...
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