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Auteur(s)
-
Faouzi BEN AMMAR : Docteur de l’Institut national polytechnique de Toulouse – ENSEEIHT - Ingénieur FST Monastir, Tunisie - Maître-assistant à l’Institut national des sciences appliquées et de technologie de Tunis - Ancien ingénieur de développement à la division des équipements industriels de Cegelec – Belfort (Alstom)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le concept du contrôle vectoriel de flux, né au milieu des années 1980, a révolutionné le domaine de la variation de vitesse, en quête permanente de performances. La voie est dès lors tracée pour les chercheurs et les ingénieurs dans différentes disciplines (automatique, électrotechnique, électronique de puissance, informatique industrielle, microélectronique, instrumentation...) pour développer plusieurs variantes d’algorithmes de commande émergeant du concept de l’orientation du flux des machines asynchrones.
L’indépendance naturelle entre la création du flux et la production du couple est manifestement la propriété intrinsèque fondamentale d’une machine à courant continu à excitation séparée. L’objectif du contrôle vectoriel d’une machine asynchrone à cage est de reproduire la quadrature entre le vecteur courant et le vecteur flux. La complexité de la commande réside dans le fait que le courant et le flux sont des variables fortement couplées et que toute action sur l’une d’entre elles se répercute sur l’autre.
Nous avons évité la vulgarisation excessive du concept de l’orientation du flux, qui aurait risqué de masquer les détails, qui sont d’une importance capitale pour tirer de la machine à induction le maximum de performances statiques et dynamiques.
L’usage des transformations mathématiques est inéluctablement la clé de voûte pour comprendre les mécanismes du contrôle vectoriel du flux. Durant notre exposé, nous montrerons que le calcul matriciel, la théorie à deux axes et la manipulation des vecteurs spatiaux apportent les outils indispensables pour passer d’une présentation réelle d’une machine asynchrone triphasée à la présentation d’une machine asynchrone fictive à enroulements orthogonaux.
Pour satisfaire des cahiers des charges de plus en plus contraignants, il est nécessaire d’adopter une approche globale multidisciplinaire qui tienne compte de toutes les corrélations intervenant directement dans l’association commande-convertisseur-machine.
La mise en œuvre et l’industrialisation du contrôle de flux sont traitées dans l’article [D 3 564].
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Modèle d’action d’une machine asynchrone
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2. Le modèle d’action de la machine à courant continu
La modélisation et l’analyse de l’expression du couple d’une machine à courant continu à excitation séparée sont pédagogiquement le passage indispensable à la compréhension du concept du contrôle vectoriel d’une machine asynchrone.
En effet, l’état magnétique de la machine à courant continu est décrit naturellement dans un repère diphasé (d, q).
(d : axe direct, q : axe en quadrature)
Comme le montre la figure 1, la machine est constituée de trois enroulements : au rotor l’enroulement de l’induit, au stator un enroulement inducteur en quadrature avec un enroulement de compensation de la réaction magnétique d’induit.
Le couple électromagnétique est égal, à une constante k près, au produit vectoriel du flux résultant
dans l’entrefer et du courant induit
:
( 1 )
Le flux résultant
est composé du champ statorique
produit par le courant inducteur
dirigé suivant l’axe des pôles, et du champ rotorique créé par la réaction magnétique de l’induit suivant l’axe des balais.
L’enroulement de compensation est parcouru par le courant induit
pour s’opposer au champ rotorique, par conséquent :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - de FORNEL (B.) - Alimentation des machines asynchrones - . Machines asynchrones- Alimentation et caractéristiques, Machines asynchrones- Alimentation et caractéristiques, 1990.
-
(2) - BARRET (Ph.) - Régime transitoires des machines électriques tournantes - . [D 554], 1985.
-
(3) - POLOUJADOFF (M.) - Machine asynchrone. Régime permanent. - Machines asynchrones- Régime permanent, 1998.
-
(4) - POLOUJADOFF (M.) - Machine asynchrone. Régimes quelconques. - Machines asynchrones- Régimes quelconques, 2000.
-
(5) - LOUIS (J.P), MULTON (B.), LAVABRE (M.) - Commande des machines à courant continu à vitesse variable. - Commande des machines à courant continu (mcc) à vitesse variable, Convertisseurs statiques pour la variation de vitesse des mcc et Régulation des mcc- Structure générale, 1988.
-
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