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11 oct 2020 · L'INGENIEUR Simulation sur Matlab Simulink des Onduleurs 3 niveaux Application à la régulation de la vitesse du moteur asynchrone
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6 mar 2019 · Et Finalement on présentera les résultats de l?expérience et celle simulation de la machine asynchrone associée à un onduleur triphasé commandé
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Il faut noter que les logiciels utilisés sur le banc sont Matlab-Simulink et que par conséquent il est préférable de réaliser les simulations de préparation
Comment fonctionne un onduleur PDF ?
Onduleur : Convertisseur statique permettant l'échange d'énergie entre une grandeur continue et une grandeur alternative. Assisté : Par opposition, un onduleur assisté (redresseur avec transfert d'énergie du continu vers l'alternatif) voit sa fréquence imposée par celle du réseau sur lequel il est branché.C'est quoi un onduleur autonome ?
Les onduleurs autonomes sont des convertisseurs destinés à alimenter des récepteurs à courant alternatif à partir d'une source continue. Ils sont généralement monophasés ou triphasés.Quelle est la conversion de puissance réalisée par un onduleur ?
Un micro-onduleur permet, dans un petit espace, de convertir une tension continue en courant alternatif. Il en existe jusqu'à 1 000 W , voire plus, à partir d'une tension de 12 V, résistant à des températures de +65 °C , refroidis par convection naturelle de l'air et dont le rendement atteint 95,7 %.- L'onduleur monophasé de tension réalise la conversion d'une source de type branche tension continue vers une branche de type courant alternatif. La commande de l'onduleur impose la tension aux bornes de la charge.
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Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou
Faculté de Génie Electrique et d"InformatiqueDépartement de l"Electrotechnique
Mémoire
Présenté pour l"obtention du diplôme de Master Professionnel en ElectrotechniqueOption
Electrotechnique Industrielle
Thème
Etude des Performances de la Machine Asynchrone
Alimentée par un Onduleur Multiniveaux
Proposé par : Réalisé par :
M elle M. LOUANCHI Melle Hanane HADDADDirigé par :
M elle M. LOUANCHI M r S. HADDAD *Promotion 2012/2013*Remerciements
Louange à dieu qui m"a donné la force morale et physique qui m"a permis d"achever ce mémoire.Je tiens à adresser mes sincères remerciements à toutes les personnes qui ont
contribué, chacune à sa manière, à l"accomplissement de ce travail. Tout d"abord, Je remercie très chaleureusement ma promotrice, Melle Malika LOUANCHI, enseignante à l"Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, pour son encadrement, son suivi permanent, ses précieux conseils et les connaissances dont elle a su me faire profiter. Il m"est difficile d"exprimer en quelques mots toute l"admiration que je lui porte. Je suis extrêmement reconnaissante envers Mr Salah HADDAD, Professeur à l"université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, pour l"accueil chaleureux qu"il m"a accordé etson suivi permanent pour réaliser ce travail. Qu"il reçoit ici le témoignage de toute ma
gratitude pour ses grandes qualités humaines et pour son soutien moral.Je remercie énormément M
r N. BENAMROUCHE, Professeur et Responsable du laboratoire LATAGE à l"université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, pour son accueil dans son laboratoire. Je tiens également à remercier vivement les membres de jury pour avoir accepté d"évaluer ce mémoire : M me F. BITAM. MEGHERBI, Enseignante à l"Université Mouloud Mammeri de Tizi- Ouzou, je la remercie aussi d"avoir accepté de juger mon travail et de présider le jury de soutenance. Melle R. KACHENOURA, Enseignante à l"Université Mouloud Mammeri de Tizi- Ouzou, de m"avoir honoré en acceptant d"être examinatrice. Melle S. BELBAZ, Enseignante à l"université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou, pour l"honneur qu"elle ma fait en participant à l"évaluation de ce travail.Sommaire
Introduction générale
+'.(/0."/ #12 3 #42 5 #&2 5 6 6 7" 7 0 (8 2 5 3 7 7 &9& 1& 8+ (/&&8 /&&0 0 9& 9& 9& 3 1 9& 3 7 5 6 7 6 3 5 7 0 5 1+ 0 6 0 6 0 6 4 (0 0 &0 0 &0 0 0 0 #&7 0 '9 #1 #&7 0 '9" 3 #1 5 #6 9 #6 9" #3 #5Conclusion générale
Bibliographie
Annexe
Annexe I
Annexe II
Nomenclature
: Tensions statoriques suivant les axes (a b c) ; : Tensions rotoriques suivant les axes (a b c) ; : Flux statoriques suivant le repère (a b c) ; : Flux rotoriques suivant les axes (a b c) ; : Courants statoriques suivant les axes (a b c) ; : Courants rotoriques suivant les axes (a b c) ; : Tensions statoriques et rotoriques suivant les axes (d q) ; : Tensions rotoriques suivant les axes (d q) ; : Flux statoriques suivant les axes (d q) ; : Flux rotoriques suivant les axes (d q) ; : Courants statoriques suivant les axes (d q) ; : Courants statoriques suivant les axes (d q) ; : Résistance propre d"une phase statorique ; : Résistance propre d"une phase rotorique ; : Inductance propre d"une phase statorique ; : Inductance propre d"une phase rotorique ; : Matrice de transformation de Park ;: L"écart angulaire entre la phase du rotor et la même phase du stator ;
: Déphasage de l"axe direct par rapport au stator ; : Déphasage de l"axe direct par rapport au rotor ; : Pulsation des grandeurs statoriques ; : Pulsation des grandeurs rotoriques ; : Pulsation mécanique (vitesse angulaire du rotor) ; : Pulsation de glissement ; : Vitesse de rotation du rotor ; : Inductance mutuelle cyclique entre le stator et le rotor ; M s : Inductance mutuelle entre deux phases statoriques ; M r : Inductance mutuelle entre deux phases rotoriques ; Msr : inductance mutuelle maximale entre une phase statorique et une phase rotorique ; : Moment d"inertie; : Couple électromagnétique ; : Couple résistant ; : Couple de frottement ; : Fréquence des courants alternatifs ; : Nombre de paires de pôles ; : L"énergie emmagasinée dans un circuit ; : Puissance électromagnétique ; : Puissance instantanée ; : Constante de temps statorique ; : Constante de temps rotorique ; : Coefficient de dispersion ; m : Indice de modulation de largeur d"impulsion ; ! : Fréquence de la porteuse ; : Fréquence de la modulante ; r : Coefficient de réglage en tension ; : Amplitude de la tension de référence ; ! : Amplitude de la tension de la porteuse ; "# $# %#: Tensions de sortie de l"onduleur ; "& $& %& : Tensions entre les phases de l"onduleur ; : Tension d"entrée de l"onduleur ; () : Signaux d"allumage des interrupteurs ; *+ +, ,* : Tensions entre les phases de l"onduleur multiniveaux ; *- +- ,- : Tensions de sortie de l"onduleur multiniveaux ; f ij : Fonction des commutations .Acronymes
MAS : Machine asynchrone ;
TGV : Train à grande vitesse ;
MLI : Modulation de largeur d"impulsion ;THD: Total Harmonic Distortion;
NPC: Neutral point clamped (point neutre maintenu). IGBT : Transistor Bipolaire à Grille Isolée ; GTO : Gate Turn-Off Thyristor (Thyristor à extinction par la gâchette) ; MOSFET : Metal-Oxyde-Semiconductor Field-Effect Transistor (Transistor à effet de champ à grille metal-Oxyde).Introduction générale
Avec le développement industriel, il est devenu une nécessité d"utiliser des machinesélectriques de puissance de plus en plus forte afin de développer les couples exigés par les
différentes applications. Ces machines exigent une forte tension d"alimentation. Lesmachines électriques étant actuellement alimentées à travers des convertisseurs de puissance,
ces derniers doivent être dimensionnés et commandés de manière à supporter des tensions
d"alimentation élevées, de qualité convenable. Actuellement, l"étude des machines asynchrones alimentées par des convertisseurs statiques constitue un vaste thème de recherche dans les laboratoires d"électrotechnique. Ces travaux de recherche ont conduit à l"apparition de nouvelles structures de convertisseurs de puissance destinées pour les applications de haute tension appelées convertisseursmultiniveaux. Alors l"utilisation de ce type de convertisseur dans les domaines de forte
puissance et/ou haute tension permet de résoudre simultanément les difficultés relatives
à l"encombrement et à la commande des groupements d"onduleurs. Afin de satisfaire certains critères d"optimisation à savoir la réduction des harmoniques, plusieurs types de commande sont développés, poussés par le besoin et les progrès technologiques. Cette étude sera faite par simulation numérique sous environnement Matlab/Simulink et elle se répartit comme suit : Le premier chapitre sera consacré à l"étude de la modélisation du moteur asynchrone.En établissant le modèle mathématique du moteur dans un référentiel (d, q) qui est immobile
par rapport au stator, basé sur des hypothèses simplificatrices, et la transformation de Park. Nous réaliserons le modèle de simulation du moteur asynchrone alimenté par des tensionssinusoïdales. Ce chapitre se terminera par la présentation et l"interprétation des résultats
obtenus par simulation. Le deuxième chapitre sera consacré à un exposé de l"alimentation du moteur asynchrone à partir d"un convertisseur statique (Onduleur à deux niveaux), dont lesinterrupteurs sont commandables à l"ouverture et à la fermeture. Sa structure utilise une
commande en modulation de largeur d"impulsion (MLI) ; cette technique consiste à modulerune onde porteuse par une onde de référence. Ce chapitre s"achève par des présentations et
interprétation des résultats obtenus par simulation, après avoir élaboré le modèle
mathématique de l"onduleur. Le troisième chapitre présente les modèles mathématiques des onduleurs multiniveaux.Des résultats de simulation, d"abord d"un onduleur multicellulaire à deux puis à quatre
cellules par phase associé au moteur asynchrone seront présentés et discutés.Ce mémoire se terminera par une conclusion générale synthétisant les résultats obtenus.
Modélisation de la machine asynchrone
Page 1
I.1 Introduction
La modélisation des machines électriques est une phase primordiale pour l"élaboration de leurs lois de commande. En effet, aborder la commande des machines électriques nécessitel"emploi d"une méthode de modélisation adaptée à la commande. Il s"agit d"une application
simple des méthodes de la modélisation à la machine asynchrone qui présente des spécificités
propres qui ne sont pas nécessairement communes à d"autres processus physiques. Il est donc évident que cette étape de modélisation soit un passage obligatoire pour étudier le comportement de la machine dans tous les cas de fonctionnement A cet effet, le point de départ que nous avons considéré pour la modélisation de lamachine asynchrone est la machine généralisée et les équations d"état qui lui sont associées.
Ces équations seront traduites sous forme de schéma-blocs de manière à être simulées
sous MATLAB-SIMULINK.I.2 Généralités
I.2.1 présentation de la machine asynchrone
La machine asynchrone (MAS) est l"un des principaux actionneurs électriques utilisésdans l"industrie. Pour sa robustesse et son entretien limité (pas de contacts glissants) qui
assure la réduction de l"usure et permet un fonctionnement sûr (sans étincelles), elle occupe la
quasi-totalité des machines-outils classiques et la plupart des postes de travail des usines
(scies, raboteuses, bobineuses, tapis roulants, pompes, compresseurs, perceuses, tours, fraiseuses, ... etc). Sa puissance va de moins d"un kilowatt, à plusieurs dizaines de MW. Grace aux progrès de l"électronique de puissance, les moteurs asynchrones associés à des onduleurs sont de plus en plus utilisés en traction (TGV, Tramway).Figure I.1: Vue franchie d"un moteur asynchrone.
Modélisation de la machine asynchrone
Page 2
I.2.2 Constitution et principe de fonctionnement de la MASI.2.2.1 Constitution de la machine
Un moteur asynchrone triphasé est constitué essentiellement d"une partie fixe ou stator,supportant un bobinage destiné à magnétiser l"entrefer, et d"une partie tournante ou rotor où
des courants sont induits. Il contient également des organes mécaniques qui permettent la rotation du rotor et le maintien des différents sous-ensembles.I.2.2.2 Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d"un moteur asynchrone repose sur la création d"un courant induit dans un conducteur lorsque celui-ci coupe les lignes de force d"un champmagnétique tournant créé par le stator, d"où le nom de " moteur à induction ». L"action
combinée de ce courant induit et du champ magnétique tournant crée une force motrice sur le rotor du moteur. Supposons une spire ABCD en court-circuit, située dans un champ magnétique B, et mobile autour d"un axe xy (figure I.2). Si, par exemple, nous faisons tourner le champ magnétique dans le sens des aiguillesd"une montre, la spire est soumise à un flux variable et devient le siège d"une force
électromotrice induite qui donne naissance à un courant induit i (Loi de Faraday). Figure I.2 : Création d"un courant induit dans une spire en court-circuit. D"après la loi de Lenz, le sens du courant est tel qu"il s"oppose par son actionélectromagnétique à la cause qui lui a donné naissance. Chacun des deux conducteurs est donc
soumis à une force F de Laplace (de Lorentz, pour les Anglo-saxons), de sens opposé à son déplacement relatif par rapport au champ inducteur.Modélisation de la machine asynchrone
Page 3
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