Analyse d'architectures, modélisation et commmande de ...

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Submitted on 14 Jan 2008

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Analyse d’architectures, modélisation et commmande degénérateurs pour réseaux autonomes

Nicolas Patin

To cite this version:Nicolas Patin. Analyse d’architectures, modélisation et commmande de générateurs pour réseauxautonomes. Energie électrique. École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2007. Français.<tel-00204509>

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2

Vitesse Ω (en rad/s)

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P le sud

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3000

4000

5000

6000

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Vitesse (en tr/mn)

Ten

sion

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Vitesse (en tr/mn)

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95

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Vitesse (en tr/mn)

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10

15

20

25

30

35

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Vitesse (en tr/mn)

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quen

ces

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AlternateurExcitationr glable

R seaupuissant

Contacts decouplage

Entra nementm canique

Lampes

585 L ( & ( -A '

Appliquer la tension d entr e Vs10

calcul e avec le mod le inverse id alde la cascade

Relever la tension de sortie Vs20

obtenue avec cette entr e Vs10

Appliquer une entr e corrig eVs1=Vs10.Vs2/Vs20

O Vs2 est la tension de r f renced sir e sur le r seau

V rifier que la tension obtenue sur ler seau correspond la consigne et

valuer le d phasage de la tensionavec la r f rence de phase (tensiondu r seau puissant sur lequel oneffectue le couplage

Corriger la phase de la tensiond entr e pour caler la phase de Vs2avec celle du r seau sur lequel le

couplage est effectuer

Le couplage est alors possible

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2000

3000

4000

Vitesse (en tr/mn)

Tens

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Parcours de champhomopolaire (unipolaire)

Aimant enterr

Aimant lat ral

Parcours de champbipolaire

Aimant enterr

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Trajets des fluxg n r spar l aimant

Bobinages d excitation

Bobinagesd induit

Stator

Rotor Aimant

Trajet du flux g n rpar l inducteur bobin

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Auxiliaireassurant un

fonctionnementautonome du

r seau

Charges dur seau

courant continu

MAS cage

Turbined entra nement

MSAP

vers la turbine

+

Onduleur

Onduleur Hacheur

OU

Com

man

de

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Principes de conversionlectrom canique dans les MRV

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θ

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θ

Ce

θ

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L

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Fonctionnement Moteur Fonctionnement G n rateur

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MRV

Turbined'entra nement

Onduleur

Com

man

deBus continu

vers le r seau

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idc

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Machine ayant unnombre de phasesup rieur 3

Onduleur

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Annulation du déterminant (matrice non inversible)

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200

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Lieu n°1Lieu n°2Lieu n°3Lieu n°4Lieu n°5Lieu n°6

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−4

−2

0

2

4

6Zoom (poles à dynamiques lentes − lieux n°3 à 6)

Partie réelle

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Lieu n°1Lieu n°2Lieu n°3Lieu n°4Lieu n°5Lieu n°6

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Turbined entra nement

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Remarque : Les signes des courants sont ceux de laconvention onduleur . En convention redresseur, lessignes de tous les courants doivent tre invers s. Il n y aalors aucun changement sur les relations . Par contre,aucun changement n est effectuer sur les tensions

Cellule decommutation

Kc

K c

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i3

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0.5

1

Temps (en s)

Cou

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0

100

200

Vred

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Temps (en s)

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v2

v3

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Test dusignes desik

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Machine Synchrone Double Excitation(MSDE)

Redresseur MLIfq

BF

Hacheurd'axe q

Hacheurd'axe d

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Rs

C

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Processeurcausal

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R1

R1

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Gyrateur(ici MCC)

R2

R2

m

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Modulateur (icitransformateur)

i2 i1

Processeurs quentiel

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Syst me inverse

Estimateur (ou capteur)

Code des couleurs

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Variables d actionet de r action

Variables mesur espour la commande

Accumulateurd nergie

Sourced nergie

Convertisseurlectrique

Convertisseurlectrom canique

Convertisseurm canique

Mod le ou estimateur(quelle que soit la forme)

Inversion avecasservissement

Inversion directe(sans asservissement)

Inversion directeavec rejet deperturbation

Bloc de strat gie

M; L '1 - "

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Couplage lectrique(simple)

Couplagelectrom canique

Couplagem canique

Inversion d uncouplage amont(pond ration)

Inversion d uncouplage aval(r partition)

Couplage lectrique(double)

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L1 L2

L3

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C

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Sch ma dynamique initial

1 2

L0

L3

e0R1 R2

C

i0

m

L0= L1+L2

mi1 mi1

e1me1v1 v2

e0=f1(i1,i2)

i2

i0=f2(v2)

Sch ma dynamique modifi

3 4

5

L0

L3

e0R1 R2

C

i0

mi1 mi1

e1me1 v2

i2

Identification des variables d tat (i1,i2,v2)

i1

L0s1vL0

L3s1e1

Cs1i3

i2

v2

Transcription des int grateurs

v1

L0s1vL0

R1

f1(i1,i2)

m

m

R2 L3s1

e1

e0

v1

+

+

-

-+ +

-

i1 i2

Modulateur(transformateur)

Cs1 v2

i0 f2(v2)

+

-

+

+

i3

i3

R alisation du sch ma-blocs complet

M7 L -( - -A -' 1

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4

5

i1vL0

e1

i3

i2

v2

Transcription des int grateurs

m

v1

me1

i1

mi1

v2

e1

i2

i2

i0

e1

Modulateur(transformateur)

R alisation du GIC complet

i2

MM L -( - /

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Interconnexions dans une REM(action/r action)

Elt

n 1

i

v

Interconnexions lectriqueentre deux sources (tension/courant)

Elt

n 2

M3 L ( "

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L0

L3

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Ci0

L0= L1+L2

mi1 mi1

e1me1v1v2

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i2

i0=f2(v2)

Sch ma dynamique d compos

i3

v2

e0b

e0b =f 1b(i2)

mi1

e1

i1

e1me1

El ment n 1 El ment n 2 El ment n 3 El ment n 4

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i1

i1

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Charge

v2

i0

v2

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m

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Structure hybride d accumulateur

L3

R2

e1

i2

v2

e0b mi1

La mod lisation causale d untel l ment avec les entr es etsorties d finies dans la REMest possible (avec un GIC parexemple). N anmoins, elle nesuit pas une structurehomog ne des entr es/sortiesd un accumulateur.

0

nulle

M84 L - C"D - -'

Alim.

v1

i1

i1

me1 e1

mi1 Chargenulle

v2

0v2

i3El ment n 1 El ment n 2

El ment n 3

El ment n 4

m

v2

i2

Branches parall les

R2e0b mi1

e1

i2

i3

v2e1

Inductancemagn tisante

M88 L " -J & ( . 1 @

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Conversion lectrom canique

v2

ie

v3v2

cm

ii

e

v3

i

cm

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Sourcelectrique 2

Chargem canique

Ω

cr

REM quivalent

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Rotor Stator

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Ondul.

e

erb

i

e

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ir

R seau

vs

is

Mod le m canique dans le cas d une turbinepuissantecm

Ω

em

irm

m

cm

Ω

Ω

cturb

Turbine

irm

Inductance magn tisante

Conversionlectrom canique

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Ω

Ω

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Turbinecm

ΩTurbine

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vq

iq

eq

iq

iq

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vd

id

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Mod le de la turbine d entra nement

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i

e

if

me

vf

if

Inductanced'axe q

Inductance magn tisantesur l'axe q

Inductance de fuite (totalis esur le circuit d'excitation)

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22 1

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Syst meEntr e e(t) Sortie s(t)

SISO : entr e et sortie scalaires

SISO

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-+

-

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R

Relations causales

Relations rigides

Conversion d nergie(girateur)

Ω-

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+

-

Commande Processus

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K 1/p

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+

+

b

a

scons

scons

scons +

-

a s

b

e

s

s

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1

Js

cr

f

c0

+

-

++

Mesure de vitesse

Ω

Ωmes

1

Lsk

k

v

i+

-

R

k

+

+

R

+ -

imes

Corr.-

iref1/k +

cmref

cr^

+Corr. +

-

+

Remarques :?? Les param tres en italique dans la partie commande

sont des valeurs estim es des valeurs de la machine?? Les correcteurs Corr. sont g n ralement des

correcteurs PI (plut t que P) pour des raisons derobustesse vis vis des incertitudes sur les param tres

?? L estimation de cr n est g n ralement pas faite enboucle ouverte. Ceci est la travail du correcteur PIplac en amont (boucle de vitesse).

Remarques :∗ Les param tres en italique dans la partie commande

sont des valeurs estim es des valeurs de la machineLes correcteurs Corr. sont g n ralement descorrecteurs PI (plut t que P) pour des raisons derobustesse vis vis des incertitudes sur les param tresL estimation de cr n est g n ralement pas faite enboucle ouverte. Ceci est la travail du correcteur PIplac en amont (boucle de vitesse).

Commande en vitesse de la MCC(mod le inverse de la machine)

Capteur (gain suppos unitaire)

(estimation)

Mod le dela MCC

3: L - & -A

& ! (! ) #

; : .:1 !'

, / " - # -& @ , ,5 - - 1 @ -A - A( -A % - - 1 - 1 - -. # S M

Contr leur MLI

kimes

Boucle de courant

Ωmes

Boucle de vitesse

Onduleur

iv

e

capteur decourant

Imp dance d induit

k

Ωcm

c0

Equation m canique

capteur devitesse

Mod le de la MCC et de son alimentation (hacheur)

Commande en vitesse de la MCC

Gyrateur(conversion d nergie)

Gyrateur(mod le de la MCC)

3< L " / - - & -

, CEG -2EG - D - . & #W -A( - A( 1 &- -A # ( = -( ( A ' - 1? A( -A ( - -. # @ A. - - - - - J( 3< 37

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- @ & - -A.9 # -A =-#9#9 #? @ @ - ( - @ 1 - @( 1 M @ A- -A. -A -A ( ", - -@ J( 3M

> +-$ 'GF(

& ) # 3" ! 4! $ &

Bus continuCharge

m caniqueInertieImp dance

Conversionlectrom caniqueHacheur

Vbus

ibus i

v i

e Ω

cm

cr

Ω

k

iref

imes

k

cmref

Ωref

Ωmes

Contr leurMLI

Boucle decourant

Boucle devitesse

Mod le de la MCC

37 L " / - - & -

L = L-MRi

v e

Ria

LRib

LRicva

vb

vc

N

A

B

C

L

M

M

M

Sch ma triphas Sch ma dynamique phasoriel

3M L ( ",

& ! (! ) #

=%? X =, ,! ,?

=? X = ! ? =3<?

,A1 - @ - - @ &

=%? X =? Z

%= ? =37?

&

= ? X

=? =3M?

- - - - =%? X & =%?=? X & =?= ? X & = ?

=33?

, # - - -

=%? X =? Z %=? =36?

,A1B# -AB - ( ; NG-. @ # (19 # - P - @ @ - @ ' & -

=#? X =-? =#? =384?

&

=%? X =? Z - =? Z

%=? =388?

# - 9 1 . - 1 - J(3M

, X Z %Z / =385?

&

/ X - =38;?

, - -A '@ 1 - 1 E - &1 -A 9 E - - A @ # & (-=EG -EG? , E - & ( - . 1- A- =A. - - - - - J - E @ 1? # - 1 -A - #

, X " Z "/Z , =38:?

@ " "/ - & - /9 A. /4 - = - A . (? - 9 A( -A @ @ -J /9 & A

"/ X " -

- =38:?9 , ( = " "/

.? - E = 1 # 1- J( 33

& ) # 3" ! 4! $ &

1/L s

R

v i

jL ξ.

-+

-

Charge RL

+

+

jL ξ.^

imes

Mesure decourant

R

+

+

+Corr. vLiref

-

+

Commande du courant dans lacharge

e

e

33 L - - - ( ",

L = L-MRi

v e

Rimes^

Commande Charge

vL

L = L-Mi

Mesure ducourant

iref

imes

Corr. -

+

Source de tensionpilot e

iref

Source de courantpilot e

a)

b) c)

36 L - - -

*+ ! (! ) #

- A J( 36 361 -A @ J( 36 & -A A ( @ - = - @ - - ?9 #A - @ 1 - C-D 9 - -A (9 A1 -A J - (1 J - & - - & &

4) 16& / $ &

4) 16' ' ! % & ' & ! 1 %&

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8−0.5

0

0.5

1

1.5

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

idref

iqref

idmes

iqmes

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−2

−1

0

1

2

Temps (en s)

Cou

rant

s (e

n A

) iaibic

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 120

40

60

80

Temps (en s)

Fré

quen

ce (

en H

z)

iqref=i

qmes=0

idref=i

dmes=1.225A

384 L @ # &1 -A ( ",

, # S =- ? -& # E 1 S - &- - =>( 388? - - ( NG-9 & -

(- - @ - P @ @

- & @ # / 4 9 ( 9 - X % -

- X

9 & 1 -

, X Z =38<?

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X 8Y X 844+

-A1- - ( ; -A - 8 - ; & # & - 5< @ M<+U % X 4 ; % X 4 M , -

& ) # 3" ! 4! $ *

Park+Phaseur

inverse

Corr.+

+

+

-

iref

L =L-MRi

v ePark+

Phaseurvv3

Park+Phaseur

inverse

i i3

Park+

Phaseurimes

Commande des courantsdans la charge Mod le de la charge triphas e dans le plan a,b,c

Mod le phasoriel par SDP

Inversion directe (compens.) :

R.imes+jL ω.imes

Capteurs decourants

388 L @ - -

- @ J( 384 S & & -A - ( ; X 84, - E

( & & # @ J( 385,A. - # - # - &

'=? X ;8 Z &

&=387?

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−0.5

0

0.5

1

1.5Correcteur PI sans les compensations

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

idref

iqref

idmes

iqmes

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−0.5

0

0.5

1

1.5Correcteur proportionnel avec compensations

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

idref

iqref

idmes

iqmes

385 L &

1 # - =/ ; X 844 - E & A( L & X ? -A1 E #, ( - @ J E & - -. @

* ! (! ) #

L # - '@ - - - & - L # - - - & - '@ -

-@ - @ -A&( -# & - 1 - -S - - # - ( - @ J( 38;

Corr.

Park-1

Park

ξ

ξ

+

−+

+

Terme de compensation : udqcompens

xdqref

xdqmes x3

mes

u3udq

38; L #

, 9 A1 # @- ( . Q 44R S9 ( J @ #

9 ( @ # C&D - @ #

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-9 & & - X % S9 1$=? -

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1$$ =? X 1$

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'=? X ;8 Z &

&

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$$= ? X ;8 Z & = ?

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& ) # 3" ! 4! $ *%

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@ - & [ [ - A- - <4V - & 9 9 - # - # - =387?9

- E &

& X##

& -A # 84 - -' 1 # =)>? @ 1& =) ?9 A@- & ( ; X 84

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−0.5

0

0.5

1

1.5

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

Variation de la résistance de +/−50%

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−1

0

1

2Variation de l’inductance de +/−50%

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−0.5

0

0.5

1

1.5Variation de l’inductance de +/−10%

Temps (en s)

Cou

rant

s "d

q" (

en A

)

id

iq

difficulté de suivi de consigne avec une incertitude forte sur L

Comportement assez satisfaisant avec une incertitude faible

38: L - 1 - # & @ & - & - @ - '@

, - - @ J( 38: 8 1 - @ & - - 5 ; 1 - @ & - A- & 1 . - A@ -E # & - - - - # "/:##

, &- . - - S - - :<P - 1 -A . -. @ - - - J(

X 4 3;Y X 54 3+

=355?

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−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

d’a

xe d

(A

)

irdmes

irdref

−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

−1

0

1

Temps (s)

Cou

rant

d’a

xe q

(A

)

irqmes

irdref

−0.5 −0.4 −0.3 −0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

−2

−1

0

1

2

Temps (s)

Cou

rant

rée

l − p

hase

"C

" (A

)

irc

38< L "( - - ( ",

- ( - . 9 1 -9 @ 1 - @ & S A % S - E - = & - E& X ( ( @ <? , . 1 - ( - - J( 387 = -A - ?

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L - - (L - -& = ( '1- Q" 4:R9 Q " 4:R?

- - - -. & & . 1@& - @ '@ - -. ' - - # A -

* 9 '! 4( ! **

−0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0.31.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

Temps (s)

Cou

rant

d’a

xe d

(A)

Expérimentation (mesure)Simulation

387 L .

:##

1606&6& "

- - - ( Q 48R9 - -1 -A @ - 1 & -( - S9 - - ( -J -A # - ( - - @ @ & - ( - - '@ - -@-A - #

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( A @ - '@ = E @ - ? , ( -A '@ ( - &1 -A9 - A - -A = -A ? - & # - &1 . =

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. Z 6 =35:?

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. =35<?

# - ( 1 A

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X ?

:%X

. Z 6 =35M?

-A@

6 X8

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.

=353?

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L !/

L !

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1 - '@ &1 -A & # - ( & ' - - -( - - - & - - - @ '@ # - ( - . - 1 @ A- - -' = ? - '@ -

, -A& @ A- -A - - #& -. .

:%X (=:? ! : =356?

:%X ! :, (=:? ,/ 4 * 8 =3;4?

, - - 1 & - - J( 38M

Entr e de commande ui-

-Si

+

Terme de compensation

Sixiref

xi

+

-

Terme d'attractivit

.

38M L ( - - - (

-A& =356? =3;4? 1 - '@ - 7

: : 4 =3;8?

4) 16, 7 + : ! ! !J&6I%%& - 1 *

* 9 '! 4( ! *

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4) 16- ) / ! % & '1 1 "##1 "7' /& @ )> &

1606&6' 8 4 $ " )

- 9 A( - - - ( - 9 Æ - A -A = .?

%X

8

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,

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(( 9 J

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8

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/ X Y Z

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& ((9 . - ( # -

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8 Y

,

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, ( X - E - -

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8

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, X : Z Z Z , =3;6?

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X 8 Y

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, - - 1 @ J( 383 # -

-9 ( -:

, X : Z Z Z , =3:8?

Tension vr-

-S

+

Sirref

ir

+

- Termed'attractivit

.

irm Rr

σLcrs

Ω

vs

Calc.gliss.

ωs

383 L - - ( - -A

1606&6, $ 4

, - 1 - - - -A # ( F>- 1 & L "( - - @ J( 386L F - @ J( 354L - 1 - # . & - =>( 358? - - ( =J( 355?

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* 9 '! 4( ! *

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-5

0

5

10

15

Cou

rant

d'a

xe d

: i rd

(A

)

R f renceMesure

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-4

-2

0

2

Cou

rant

d'a

xe q

: i rq

(A

)

R f renceMesure

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

Vitesse de synchronisme

Fonctionnement hyposynchrone

Fonctionnement hypersynchrone

Amplitude d'ondulation : 1.5A (cr te cr te)

386 L "( - - - (

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-15

-10

-5

0

5

10

15

Temps (s)

Cou

rant

s ro

toriq

ues

(A) i

rairbirc

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

Vitesse de synchronisme

354 L =- (9 # F> - ?

+ ! (! ) #

0.495 0.5 0.505-2

0

2

4

6

8

10

12Variation de r sistance (+/-50%)

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

d :

i rd (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-2

0

2

4

6

8

10

12Variation de l'inductance de fuite (+/-50%)

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

d :

i rd (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-3

-2

-1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

d :

i rq (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-3

-2

-1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

q :

i rq (

A)

R f.-50%0%+50%

358 L F

0.495 0.5 0.505-2

0

2

4

6

8

10

12Variation de r sistance (+/-50%)

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

d :

i rd (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-2

0

2

4

6

8

10

12Variation d'inductance de fuite (+/-50%)

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

d :

i rd (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-3

-2

-1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

q :

i rq (

A)

R f.-50%0%+50%

0.495 0.5 0.505-3

-2

-1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

rot

oriq

ue d

'axe

q :

i rq (

A)

R f.-50%0%+50%

355 L F - (

* 9 '! 4( !

- ,A- - 1 @ @ - - - - & ' J. # -, -@ E & '@ @ - = 1 J? & & . , - @ . E -@ A- -A -@ @ -@ -A( -& - B

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% - - - -& @ J( 35; - 1 C-@ - D # - 9 "/ = " A( -A A ' ( - @ @ / 1 - @ ?

MADA

Mod le de laMADA (f.e.m.)

Optimisation(s lection duvecteur tension)

Pr diction de latrajectoire duvecteur courant

P riode d' chantillonnage Te

R f rence decourant rotorique

∆ir(f3)

Mesure descourantsrotoriques

autresmesures

'r

Vdc

R seauisol

35; L - - - -& -A

W - @ =# - @ J( 35:? J -& & & 1 - - -& - A-

A-9 A - -B@ - -

- I A

! (! ) #

me

e r

erjpΩσLcr.ir

σLcrRr

vr

i r

Changement de rep re(ici rep re rotorique)

35: L - - @

7 =& =%? E #? @ , =E?

=%? X,;

5 8 88 5 88 8 5

=(? =3:5?

@ =(? & - # - . = -J9 #@ 7? -9 & =- @ ?

, X , 8

5 8 88 5 88 8 5

=(? 9 -@ , ( @

, # - . - &1 1 =& 4 8?9 - 1 38 A J-A2

0 ! 1!

"(

" 1!

"(

4 4 4 4 4

4 4 8 8 4

4 8 8 85;5

4 8 4 85 ;5

8 8 4 8 4

8 4 4 85 ;5 8 4 8 85 ;5 8 8 8 4 4

38 L 1 -A2 - A-

* 9 '! 4( ! %

, - - A& - & 1 A -A

%X

8

, / /

=3:;?

A( - - -A( & , & - (- = L . L E? -. -A ! , 9 - = & A. a? & 1 0 A-9

# Q! Z 8 .R >9 1

# Q! Z 8 .R X&

Q!R Z "/Q!R Z"/Q!R

!

=3::?

& "/Q!R X Y"Q!R X Y= Q!R Z

Q!R?"/Q!R X , Q!R

Q!R

=3:<?

) E 9 ((19 1 - J "/Q!R ,

Q!R"Q!R "Q! 8R Z '

, Q!R

=3:7?

& -A - 9 & =3:<? , - - -( - J( 35<

vα

23

Vdc

vβ

23

Vdc

100

110010

011

001 101

1/2

000

(fa, fb, fc) = xxx

111

3/2

(I)

(II)

(III)

(IV)

(V)

(VI)

V1

V2V3

V4

V5V6

V0=V7=0

ir[k]

ir[k+1,2]#

∆ir[2]

Erreur minimale :Choix du vecteur = V2

N du vecteur tension

N du vecteur tension

35< L ( & # @ - -

- -& & @ 1 -A & - 884: ( @ J( 357 & - - - @ - - @ A@ >/ #

& ! (! ) #

−0.05 −0.04 −0.03 −0.02 −0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05−3

−2

−1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

d’a

xe α

(A

)

iαref

iαmes

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−2

−1

0

1

2

3

Temps (s)

Cou

rant

d’a

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(A

)

iβref

iβmes

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Ondul.MLI

Redr.MLI

MADA

MSAPTurbined entra nement

R seau autonome :Charges lin aireset non lin airesC C C

Condensateurs defiltrage

G n rateur fr quence fixeet vitesse variable VSCF(source de tension triphas e)

Vitesse Ωvariable

68 L - - (

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Rotor Stator

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Stator de laMADA

Filtre(condensateurs)

G n rateur R seau (charges)

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ic

ich

C

C C C

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m

me

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vs

RsσLcrRr isir mire r

i

vr

Lcs

ichic0ic

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C

MADA

Filtre

Charge

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vr

Rotor de la MADA

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Rrirmes

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e

^

^

vL

vL

Mod le de la MADA

Rrirmes

r

m.^

vL

Corr.vr

~

~

irref

+

-+

+

++

-

Commande

irmes

ir

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Rs is

mirref i

Lcs

ichic0ic

~

ic=ic +ic0~

C

Filtre

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Lcs

ichic0ic

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vsmes

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0

500

Ten

sion

s st

ator

. (V

)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-50

0

50

Ten

sion

s ro

tor.

(V

)

vra

vrb

vrc

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-50

0

50

Cou

ants

rot

or. (

A)

irairbirc

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1000

2000

Temps (s)

Vitesse de synchronisme

Vite

sse

(tr/

min

)

vsa

vsb

vsc

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−200

0

200

400@ Constant speed: 750rpm

Sta

tor

volta

ges

(V) v

sav

sbv

sc

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−50

0

50

Rot

or v

olta

ges

(V) v

rav

rbv

rc

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1−40

−20

0

20

40

Time (s)

Rot

or c

urre

nts

(A) i

rairbirc

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0.96 0.97 0.98 0.99 1−500

0

500Without active filtering

Grid

vol

tage

s (V

)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−50

0

50

Time (s)

Rot

or c

urr.

− p

h.1

(A)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−500

0

500With active filtering

Grid

vol

tage

s (V

)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−10

0

10

Load

cur

r. −

ph.

1 (A

)0.96 0.97 0.98 0.99 1

−200

0

200

Rot

or v

olt.

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h.1

(V)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−50

0

50

Time (s)

Rot

or c

urr.

− p

h.1

(A)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−10

0

10

Load

cur

r. −

ph.

1 (A

)

0.96 0.97 0.98 0.99 1−100

0

100

Rot

or v

olt.

− p

h.1

(V)

684 L >( # ( =; @ ( ",?

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140

145

150

155

160

165

170

Capacitor value (µF)

Max

. SS

O v

olta

ge (

V)

0 5 10 15 20 2529

30

31

32

33

34

Capacitor value (µF)

Max

. SS

O c

urre

nt (

A)

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0

10

20

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rant

rot

oriq

ue −

pha

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(A

)

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−200

0

200

400

Temps (s)

Ten

sion

com

posé

e (V

)

−2 −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 21000

1500

2000

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

Vitesse de synchronisme : 1500tr/min− Fréquence statorique = 50Hz− 2 paires de pôles

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−200

−100

0

100

200

300

400

Temps (s)

Ten

sion

com

posé

e U

s12 (

V)

Période : 20ms (50Hz)

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−0.5 0 0.5 1 1.5 2−400

−200

0

200

400

Temps (s)

Ten

sion

com

posé

e (V

)

−2 −1.5 −1 −0.5 0 0.5 1 1.5 20

500

1000

1500

2000

2500

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

Fonctionnementhyposynchrone

Fonctionnementhypersynchrone

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−10

0

10

20

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Cou

rant

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)

−1 −0.5 0 0.5 1−20

−10

0

10

20

Temps (s)

Cou

rant

s di

phas

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β (A

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−1 −0.5 0 0.5 10

500

1000

1500

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2−200

−100

0

100

200

300

Temps (s)

Ten

sion

sim

ple

stat

oriq

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s1 (

V)

20ms − Fréquence 50Hz

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−200

−150

−100

−50

0

50

100

150

200

250Vitesse régulée à 700tr/min (synchronisme : 1500tr/min)

Temps (s)

Tens

ion

simpl

e st

ator

ique

(en

V)

Impact de charge positif : +30%

50% de la chargenominale

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3 9

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+

+

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R g. PI+

+

-

t

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Rs2

vs1

is2mes

is1mes

vs2mes

r

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-

+

jLrtωs1 r

+ξ s1

Correcteur synchrone

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+

-P(.)

compensation des termesde rotation

+

-

P(.)

vs2

irref

2

iLmes

vs2refmt*.conj()

−ξs2

+

+corr. PI

Correcteur synchrone

−ξs2

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-2

0

2

4

Temps (s)

I rqref (

A)

0 0.5 1 1.5-1500

-1000

-500

0

500

1000

Temps (s)

Pu

issa

nce

rac

tive

(VA

R)

Puissance r active dansl’inductancemagn tisante

Puissance r activeabsorb e

Puissancer active fourniepar la cascade

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0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

-5

0

5

Temps (s)

I rdref (

A)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

-2000

-1000

0

1000

2000

Temps (s)

Pui

ssan

ce a

ctiv

e (W

)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

500

1000

Temps (s)

Vite

sse

(tr/

min

)

G n rateur

Moteur

Vitesse de synchronisme

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5

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Cou

rant

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ator

ique

s (α

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0

2

4

6

8

Isα (A)

I sβ (

A)

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400

600

800

1000

1200

1400

Temps (s)

Vite

sse

mes

urée

(tr

/min

)

0.650.660.670.680.69 0.7 0.710.720.730.740.75−300

−200

−100

0

100

200

300Zoom de la tension "réseau" 50Hz

Temps (s)

Ten

sion

sta

toriq

ue "

2" (

V)

Période : 20ms

Synchronisme :750tr/min

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Turbined entra nement

Ω

MSDE

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-

PI

if

ifmes

ifref

PI

3 x Condensateu rs

R seaualternatif fr quencevariable

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||v3s||mes

||v3s||ref

Mesure de module duvecteur tensionsstatoriques (v3s)

U0

ou correcteur hyst r sis

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El ments de conversion lectrom canique

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if

vf

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vd

Rs

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iq

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Rs

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mes

m.

vLf~ vLf

e

845 L - - -A. -

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Ω

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Ωmax

Iexc max

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Densit deprobabilit defonctionnement une vitesse

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Dynamique der gulation

Dimensionnementdes aimants pour lavitesse moyenne

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Correcteur (nature non d finie)

Fusion possible (une seule r gulation pour )

D tection cr te(mesure d amplitude )

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20

40

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80

100

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Temps (s)

Ten

sion

de

sort

ie v

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V)

Distorsion dûe à une variation transitoire de vitesse(temps de réponse limité de l’asservissement devitesse de la machine d’entraînement)

Tension de sortie régulée à 90V

Dépassement du à l’impact de charge négatif

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Commande

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Commande Machine

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(v3s)

(i3s)if

Hacheur

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Courantcharge

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MLI

vred

MesuresContr leur

DEMUX

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G n rateur

Courants

Vitesse Ωmes

Bloc d'optimisation

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ref

Vitesse Ωmes

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Vitesse Ωmes

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Cou

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)

RéférenceMesure

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RéférenceMesure

Perturbations "croisées"

Perturbations "croisées"

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Couple (N.m)Vitesse (tr/min)

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20

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Couple (N.m)Vitesse (tr/min)

Réf

éren

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−10−8

−6−4

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30003500

40004500

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15

20

Couple (N.m)Vitesse (tr/min)

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215

220

225

230

235

240

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Temps (s)

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100

150

200

250

300

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Temps (s)

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so

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V)

Puissance : 2kW Puissance : 1kW

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100

150

200

250

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Temps (s)

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sort

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V)

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2000

3000

4000

5000

6000

Temps (s)

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min

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MCC

d entra nement

Commande int gr e (boucle

interne de courant et externe de

vitesse)

Charges

(r seau autonome)

Consigne de vitesse

R seau

230V-50Hz

3 Mesures isol es

de tensions AC

3

-

+

+Vref

R seau

230V-50Hz

Codeur incr mental :

Mesure de position θ

θ

(v3s2

)

(v3s2

)

isa1

mes

isb1

mes

Ω

vdc

mes

PC Matlab/Simulink+

Carte dS pace DS1104

Bo tier d interfacedSpace

MADA1

MADA2

Couplage direct

ou inverse

Variateur industriel

Eurotherm 512C

Excitation s rie

GT

TTL/CMOS

+

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vdc

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(p2)

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R310k

R410k

R510k

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Input

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74LS04

1 2

14

7

U3B

74LS04

3 4

U3C

74LS04

5 6

C110uF

C2100nF

C3100nF

U2B

74LS07

3 4

U2A

74LS07

14

71 2

U2C

74LS07

5 6

U2D

74LS07

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74LS07

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Gain

(en

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101

102

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105

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Fréquence (en Hz)

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50Hz

50Hz

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