ATTOU Amine RMG MSAP
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UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES DE LINGENIEUR DEPARTEMENT DLECTROTECHNIQUEMmoire Pour lobtention du diplme de MASTER EN LECTROTECHNIQUE Option : Commande des Systmes Electriques
Intitul:
COMMANDE PAR MODE GLISSANT DE LA MACHINE SYNCHRONE A AIMANTS Prsent par : PERMANENTSMr : ATTOU Amine Dirig par : Dr : Ahmed Massoum27 juin 2011
Mthode de dcouplage
commande vectorielle flux orient
Mthode de rglage
Contrle par rgulateur classique
Vref
Rgulateur Rgulateur Rglage classique Robuste
Dcouplage FOC
Convertisseur Onduleur statique
DC-AC MLI
Actionneur MSAP
Mesure lectrique Mesure mcanique
31
Plan de travail01 02 03 04 Gnralits sur la machine synchrone aimants permanents (MSAP) Modlisation de Lensemble : OnduleurMSAP La commande vectorielle de la MSAP La commande par mode glissant de la MSAP
Conclusion
INTRODUCTION
Le dveloppement en parallle de :
l'lectronique de puissance
les aimants permanents
Majeur avantage : absence contacts glissants
augmentation de la vitesse
la fiabilit la robustesse de lactionneur.
53
Gnralits sur la machine synchrone aimants permanents (MSAP)
Les Diffrents types de machines synchrones aimants permanents
aimantation radial
1/ Rotor sans pices polaires La structure de rotor 2/ Rotor avec pices polairesaimantation tangentielle aimantation tangentielle aimantation radial
74
1/Rotor sans pices polairesa-Aimantation radial b-Aimantation tangentielle
85
2/Rotor avec pices polairesa-Aimantation tangentielle b-Aimantation radial
96
Modlisation de Lensemble : OnduleurMSAP
Aprs stre bas sur les hypothses simplificatrices, le modle mathmatique de la MSAP est prsent par la figure suivante: Modle abca d
Modle de park
iav a
v b
parkc
ibb q
sf
v c
ic
d[ s ] [ vs ] = [ Rs ][ is ] + dt [ s ] = [ Ls ][is ] + [ sf ]
1 2
park
3
.
4
117
Equation lectromagntique
1Equation mcanique
2
128
Modlisation de londuleur triphas en tension
E/ 2 0
K 1
K 2
K 3
Les systmes dquationspeut scrire sous la forme E/
K 1 S a M LI S b M LI
K 2 S c M LI
K 3
V a V V N b c N N
matricielle:
2
Schma quivalent de londuleur MLI
Porte u use u a u b c
1
139
Schma de Simulation Le modle de la MSAP alimente par onduleur de tension MLI est illustr par la figure ci dessous:
Association onduleur (MLI-ST)-MSAP
1410
Rsultats de Simulationdiminution de vitesse4 0
1 0 0 8 0
Couple rsistante Cr = 2 Nml v s Was at s r( d) iee r /
3 5 3 0 2 5 2 0
co ra t sta riq e(A u n to u )
6 0 4 0 2 05 1 5 1 0
couplage des courants
Id Iq0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 te p m s(s) 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8
0 0
0
0 . 2
0 . 4 t ms ep ) s (
0 . 6
0 . 8
1 6 1 4 1 2 1 0 8 6 4 2 0 0 0 . 2 0 . 4 tms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 c p toaeuc ( m ol l c m t ee N u r g i e nq m )
Dveloppement de couple
comportement de lensemble onduleur -MSAP avec application de la charge Cr = 2 Nm entre [0.3 0.5](s)
.
11
Commande vectorielle de la MSAP
Principe :
maintenir le courant direct Id gal a zro.
rgulier la vitesse par le courant Iq .rIs = Iq I s 0 V q V d I d f = 0 d
q
Id = 0 I s = Iq
a
Principe de la commande vectorielle
vd = p r Lq I q dI v q = Rs I q + Lq q + p r f dt
et
C = p f Iq em d r + f. r Cem - Cr = J dt
1
21712
Vd = ( Rs + s Ld ) I d Ld Iq Vq = ( Rs + s Lq ) I q + (Ld Id + f )
1
Pour rsoudre le problme de couplage entre les axes on utilise la mthode de compensation .
Ce dcouplage est bas par lintroduction de termes compensatoires ed et eq
Vd = Vd 1 ed Vq = Vq1 + eqAvec :
2
Vd1 = ( Rs + s . Ld ) I d Vq1 = ( Rs + s . Lq ) I q Variables de commande
3.
ed = Ld I q e q = . (L d I d + f ) Termes de compensation
41813
Le principe de dcouplage par compensation est illustr par la figure suivante:compensation
compensation structure gnrale: (machine-dcouplage par compensation).
1914
Schma de Simulation
Le schma bloc de simulation de la commande vectorielle de la MSAP est illustr par la figure suivante :
Schma globale de simulation de la commande vectorielle avec rglage classique (PI).
2015
Rsultats de SimulationRapidit de rejet10 5 10 0 5 0 0 -0 5 -0 2 -0 10 -5 10 ves d r fec w( a/s it se e r ne r r d ) -0 3 -0 4 0 0 .2 0 .4 t m() eps s 0 .6 0 .8 0 0 . 2 0 . 4 tm ) es p ( s 0 . 6 0 . 8 ves m aiqe it se n u c r eew(a/s ll r r d )
Dcouplage Id = 04 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 I() d A I() q A
Contrle du couple
4 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 -0 2 -0 3 -0 4 0 0 . 2 0 . 4 tms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 I( ) s A
4 0 3 0 2 0 1 0 0 -0 1 -0 2 -0 3 -0 4 0 0 . 2 0 . 4 t ms ep ) s ( 0 . 6 0 . 8 c pcoa euC ( m o l l t m t ee N uer g i nq m )
Rsultats de simulation de la commande vectorielle du MSAP avec rglage classique (PI) Cr = 8 Nm , = - 100 rad/s t= 0.6 s
.
2116
La commande robuste par mode glissant
La commande par mode glissant insensible aux :
perturbations internes perturbations externes Variations paramtriques
conception de la commande par mode glissant :1- Le choix de la surface 2- La condition de convergence
3- La dtermination de la loi de commande
2317
1/-Choix de la surface de glissement
2/-La condition de convergence
3/-La loi de commande
e( x ) = yref ym
S ( x)S ( x) < 0 Un = k .sign( s )
3
S ( x) = ( + x ) r 1 yref y t
1
2
Ueq Un
+
U
ym
Unyrefe(x )(
ymRMG
+ x ) r 1 t
S ( x) S ( x)
systm e
Fonction sat
2418
Schma de Simulation
Le schma bloc de simulation de la commande par mode glissant de la MSAP est illustr par la figure suivante :
Schma globale de simulation de la commande par mode glissant de la MSAP
2525
Rsultats de Simulationerreur statique nul150 100 50 0 -50 -100 -150120 100 80 60 40 20 0 -20 0 0.005 0.01 0.015 0.02
Dcouplage Id = 0
40
vitesse mcanique relle wr (rad/s)
30 20 10
Iq(A)
Zoomvitesse de rfrence wr (rad/s)
Id(A)
0 -10 -20 -30 -40
0
0.1
0.2
0.3 temps(s)
0.4
0.5
0
0.1
0.2
0.3 tem ps(s)
0.4
0.5
0.6
Proportionnalit du couple Chattering
408 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 0 0 .1 0 .2 0 .3 te p (s ms ) 0 .4 0 .5 0 .6 co p re is n (N ) u le s ta te m
30 20 10 0 -10 -20 -30 -40 0
couple lctrom agnetique Ce (Nm)
0.1
0.2
0.3 tem ps(s)
0.4
0.5
0.6
Rponse de la MSAP avec rgulation par mode glissant sans variation paramtrique
2619
Test de robustessePour mettre en vidence limportance de la technique de commande par mode glissant, on va effectuer des tests de robustesse de notre machine.
La rsistance statorique
Wr (Rs) Wr (3*Rs) Vitesse de rfrence Wr (5*Rs)
comportement dynamique de la MSAP avec changement de rsistance statorique
moment dinertie J-40 10 0 -50 -605 0 -70 0 -80 -5 -90 0 -100 0 -1 0-1 0 5 0 10 5
Zoomv es d r re c W d ) it s e e f n e r(ra /s W 3J) r( * W 2J) r( * W J) r(
Wr rfrence Wr (j) Wr (2*j) Wr (3*j)
0.015s
0.015s
0.015s
.1 0.3 0
0 .2
.3 0.3150 te p ( ) mss
0 .4
.5 0.33 0
0.345
comportement dynamique de la MSAP avec changement de moment dinertie J.
Temps(s)
2720
kk
conclusion
La caractristique essentielle de cette technique : la simplicit de mise en uvre la capacit de robustesse.
Nanmoins cette robustesse reste limite par :
leffet de chattering
2821
Merci de votre attentionLien de tlchargement : click here