Commande optimale appliquée à un entraînement à base du moteur synchrone à réluctance variable
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Date
2008-07-16
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Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
En se basant sur les études comparatives effectuées dans la littérature entre la machine asynchrone, la machine synchrone à aimants permanents et la machine synchrone à réluctance variable, notre choix s’est porté sur l’utilisation de cette dernière. En effet, la machine synchrone à réluctance variable, présente, intrinsèquement des avantages indéniables tels que la robustesse du rotor qui est de construction assez simple, et surtout un encombrement réduit, puisqu’il ne nécessite pas d’alimentation. La commande de ce type de machines et leur alimentation demeureront pendant très longtemps
problématiques, mais actuellement, avec le développement technologique récent de l’électronique de puissance, l’émergence des stratégies de commande modernes et l’apparition de nouvelles techniques de contrôle, ces dernières sont devenues de véritables concurrentes dans de nombreuses applications, tels que la traction électrique et la robotique. Cependant, malgré les avancées technologiques liées à leur utilisation, de nombreuses faiblesses restent
encore à combler pour pallier aux nouvelles contraintes imposées aux entraînements électriques, telles que l’optimisation de l’énergie consommée et le fonctionnement avec un rendement optimal. Pour cela, plusieurs variantes d’investigations ont été proposées dans la littérature et mises en œuvre dans le domaine pratique, afin de permettre à la motorisation à base de la machine synchrone à réluctance variable de devenir un actionneur d’entraînement par excellence. Ainsi, deux axes se sont dégagés pour améliorer ses performances, le premier consiste en la recherche d’une structure de construction optimale afin d’obtenir une machine avec un rendement optimal, en agissant particulièrement sur le rapport de saillance qui est l’un des paramètres importants déterminant les performances intrinsèques de la machine, et le
second est lié à l’investigation dans le sens de développer des stratégies de commandes dans le même but, qui est de faire fonctionner la machine avec des conditions optimales liées à l’utilisation de l’énergie et à la qualité de ’entraînement. Ce dernier point, était le pivot de notre travail où nous avons essayé d’appliquer un outil de commande puissant afin de trouver une meilleure structure de contrôle qui est la commande optimale du MSRV répondant aux critères d’optimalité au sens large du terme. Pour déterminer les lois de commande, les régulateurs PI sont classiquement les plus utilisés, en assurant des performances assez acceptables en dépit de leur simplicité de mise en œuvre. Toutefois, pour un entraînement à haute performances, ils souffrent de deux problèmes majeurs que sont : la difficulté de réglage et la prise en charge des
contraintes imposées au système à commander, ce qui nous a conduit à utiliser un autre type de réglage dans l’espace d’état, qui est le réglage d’un PI optimal, dont l’idée de base est de ramener la synthèse du correcteur PI classique à une structure de commande optimale identique permettant de trouver la valeur optimale des paramètres du régulateur dont la structure est fixée, en transférant ses actions au problème Linéaire Quadratique Régulateur (LQR). La loi de commande optimale en boucle fermée ainsi obtenue, est exprimée comme celle de la commande classique. Cette loi étant établie pour assurer de bonnes performances dynamiques en utilisant le contrôle vectoriel. Pour faire fonctionner le moteur à couple maximal, nous avons proposé la commande Linéaire Quadratique Modifiée (LQM), cette dernière nous
permettra d’assurer la poursuite de trajectoire et d’éliminer les erreurs au régime permanent, puisque la technique de commande à couple maximal impose le suivi des courants direct et en quadrature. Les deux stratégies de commande (contrôle vectoriel et la commande à couple maximal) ont fait l’objet d’une comparaison dont le résultat est que cette dernière apporte un gain en courant non négligeable proportionnel au couple de charge. Ensuite, afin de tenir compte des contraintes imposées au système nous avons adopté la stratégie de limitation Anti-Windup permettant de corriger l’action intégrale qui entraîne des dépassements gênants sur la sortie du système, et donc une dégradation des performances dynamiques de ce dernier. Enfin, pour se rapprocher plus de la réalité pratique, nous avons tester en simulation, la validation de la commande (LQM) appliquée pour le fonctionnement à couple maximal dans le cas idéal
(repère dq), lorsque le moteur est associé à un convertisseur statique (onduleur MLI).
Description
87 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Limitations, Commande optimale, Couple maximal, Contrôle vectoriel, Moteur synchrone à réluctance variable
Citation
Option : Machines Electriques