iteem 2 equi2 03 onduleur_imp

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  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    1/20

    1

    4

    Onduleur de Tension

    Partie 1

    1) Principe

    2) Convertisseur quivalent interrupteurs idaux

    3) modulation plein onde

    4) Modulation de Largeur dImpulsion

    5) Modlisation

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    2/20

    3

    Que la machine soit synchrone ou asynchrone, il faut tre capable de gnrer

    des courants de forme quelconque (sinusodaux en rgime permanent).

    Pour cela, il faut donc tre capable de gnrer des tensions de forme

    quelconque (sinusodales en rgime permanent).

    Les tension de consignes (ou rfrences) proviennent de calculateurs(asservissements) et sont calcules de faon obtenir le couple dsir.

    Vd_ref

    Vq_ref

    iq

    mesures

    iA

    iB

    iC

    id

    Onduleur

    de

    tension

    PARK -1

    vA_ref

    vB_ref

    vC_ref

    PARK

    +-PID

    PID+-

    0

    +- PIDref

    Cref

    1) Principe

    4

    Ide n1 : Utiliser un amplificateur de tension linaire (autoradio alimentation

    stabilise, )

    Amplificateur

    linaire

    Tension de consigne(0 5V)

    Tension gnrer(de qq 10V qq 1000V)

    Alimentation continue

    Courant absorb

    (qqA qq 1000A)

    x amplification =

    Problme :

    Le rendement des amplificateurs linaires se situe autour de 30%

    Si la puissance de la machine est de 10kW alors il y aura 23kW de pertes !!!

    Cest--dire beaucoup de chaleur dissiper = dissipateurs, ventilateurs, circuits

    de refroidissement,

    5

    Ide n2 : Utiliser un amplificateur de tension non-linaire ou onduleur de Tension

    Onduleur de

    tension

    Alimentation continue

    Courant absorb

    (qq A qq 1000A)

    x ??? =

    Tension de consigne(0 5V)

    Tension gnrer(de qq 10V qq 1000V)

    6

    Problme :

    On dsire par exemple une tension sinusodale pour gnrer un courant

    sinusodal et on obtient une tension forme par une succession de crneaux ???

    Pourquoi le courant serait-il sinusodal ?

    Car la machine est forme de bobines qui filtrent le courant.

    Si on fait voluer de faon approprie la largeur de chaque crneau de tension(modulation de la largeur dimpulsion MLI ou Pulse Width Modulation PWM), le

    courant pourra possder la forme requise.

    R

    L

    V

    I

    Filtre passe-bas

    Schma simplifi dune phase :

    )j(V

    c

    jR)j(I

    +=

    1

    1

    1

    L

    Rc =

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    3/20

    7

    Forme du courant suivant la frquence de modulation des crneaux de tension :

    Documents extraits de : http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/reglvit.htm#mli

    1

    Tm

    Tension module

    E

    O

    Frquence (Hz)

    Action de filtrage

    Frquence (Hz)O

    Frquence

    de coupure

    8

    Structure dun onduleur de tension triphas :

    Comme il faut gnrer des crneaux de tension, seuls des interrupteurs sont suffisants

    (do le bon rendement).

    Pour raliser ces interrupteurs (qui doivent tre commands facilement), on associe une

    diode et un transistor.

    Tension

    continue

    Tensions

    ondulesT1 T3

    T2 T4

    D1

    D2 D4

    D3 T5

    T6 D6

    D5

    Onduleur ct rseau

    C

    im_res

    u

    im_mac

    ic

    vm_3

    vm_1

    vm_2

    Drivers + Optocoupleurs

    = Logique de scurit

    Tx

    Fx

    Un onduleur triphas est constitu de trois cellules de commutation dont les

    commandes dcales entre elles d1/3 de priode permettent de reconstituer un

    systme triphas de tensions et de courants.

    9

    Onduleur

    C

    im_res

    u

    im_mac

    ic

    vm_3

    vm_1

    vm_2

    Fx

    H1 H2 H3

    H1 H2 H3

    Hypothse:

    * Conduction continue

    -> chaque association (Transistor-Diode) est quivalente un interrupteur idal

    * Pas de court-circuit de la source de tension (condensateur)* Pas douverture dune source de courant (inductance)

    1 et 1 seul interrupteur ferm -> 3 cellules de commutation

    2) Convertisseur quivalent interrupteur idaux

    10

    T

    2

    T

    6

    T

    3

    2T

    3

    5T

    6

    T

    H1 H1

    H2 H2H2

    H3 H3H3

    u23=0

    0

    E/2

    E/2

    de 0 T/6

    u12=E

    u31=-E0

    E/2

    E/2

    de T/6 T/3

    0

    E/2

    E/2

    de T/3 T/2

    Et ainsi de suite pour les intervalles suivants

    On contrle les interrupteurs de la manire suivante :

    3) Principe de la Modulation Pleine Onde

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    4/20

    11

    T/2

    T:6 T/3 2T/3

    5T/6

    u12

    T/2T:6

    T/3 2T/3 5T/6

    u31

    T

    T

    T/2

    T:6 T/3 2T/3 5T/6

    v1

    T

    E

    31121 .3

    1.

    3

    1uuv =

    12232 .3

    1.3

    1 uuv =

    23313 .3

    1.

    3

    1uuv =

    Les tensions simples sont dduites la condition que la charge soit quilibre

    Selon la caractristique de la charge, on peut dterminer les courants selon les

    tensions, puis au diagramme de conduction des semiconducteurs

    -E

    E

    -E

    0

    0

    0

    Chronogramme des tensions

    12

    Examinons le cas des semiconducteurs T1 etD1 du premier circuit.

    Ils ne peuvent tre passants que si T1 est command la fermeture.

    Si i1 est positif, T1 est passant et iH1 = i1.

    Si i1 est ngatif,D1 est passante et iH1 =- i1.

    Le courant fourni par la source de tension est donn par la loi des nuds :

    im= iT1 -iD1+iT2-iD2+iT3-iD3

    T1 T3

    T2 T4

    D1

    D2 D4

    D

    3

    T5

    T6 D6

    D

    5

    C

    im

    u

    im_mac

    ic

    vm_3

    vm_1

    vm_2

    i1

    iH1

    Source de

    tension

    13

    T/2

    T/6 T/3 2T/3 5T/6

    v1

    T/2

    iT1

    T/6 T/3

    iD1

    T/6 T/3 2T/3 5T/6T/2

    T1 command

    la fermeture

    Par exemple, si i1 est assimil une sinusode de frquencef

    14

    Exemple

    Une tension sinusodale Vde frquencefest compare une tension

    triangulaire Vp de frquencefp dite tension porteuse avec fp = m fm = entier >> 1

    4) Principe de la Modulation de Largeur dImpulsion (MLI)

    V

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    5/20

    15

    8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10

    -1

    -0.8

    -0.6

    -0.4

    -0.2

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1

    ...)ft*sin(v)ft*sin(vv)t(vMLI

    +++ ++= 5533

    2523

    v Signal dsir (sinusodal)

    ...)ft*sin()(jLR

    v

    )ft*sin()(jLR

    vjLRv)t(i

    +++

    +

    ++++=

    55

    33

    25!5!

    23!3!!!

    Modulation

    8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10

    -0.1

    -0.05

    0

    0.05

    0.1

    0.15 )j(V

    cj

    R)j(I

    +=

    1

    1

    1

    16

    5) Modlisation

    17

    Onduleur ct rseau

    C

    im_res

    u

    im_mac

    ic

    vm_3

    vm_1

    vm_2

    Fx

    Hypothse:

    * Conduction continue

    -> chaque association (Transistor-Diode) est quivalente un interrupteur idal

    * Pas de court-circuit de la source de tension (condensateur)* Pas douverture dune source de courant (inductance)

    1 et 1 seul interrupteur ferm -> 3 cellules de commutation

    Convertisseur quivalent interrupteur idaux

    18

    f12

    u

    um23

    f22

    f13

    f23

    um13

    f11

    f21

    im_res

    it2it1

    Modlisation de la partie discontinue

    Arrangement matriciel de la reprsentation du convertisseur quivalent

    interrupteurs idaux

    3 cellules de commutation (bras)

    deux interrupteurs idaux

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    6/20

    19

    Linterrupteur diple idalLinterrupteur diple idal

    1222 1= ff

    1121 1= ff

    1323 1= ff

    * 1 et 1 seul interrupteur ferm par cellule de commutation (verticale)

    * 23 configurations physiquement ralisables

    [ ]

    000

    111,

    100

    011,

    010

    101,

    001

    110,

    110

    001,

    101

    010,

    011

    100

    111

    000=

    232221

    131211,

    fff

    fffF

    * 3 fonctions de connexion ( deux valeurs) suffisent (0 = ouvert, 1= ferm)

    f12

    u

    um23

    f22

    13

    f23

    um13

    f11

    f21

    im_res

    it2it1

    20

    Conversions lectriques nulles

    redondances

    Conversions lectriques en tension

    m1 m2

    1 1

    1 0

    0 -1

    -1 -1

    -1 0

    0 1

    0 0

    0 0

    us us

    us 0

    0 -us

    -us -us

    -us 0

    0 us

    0 0

    0 0

    13um 23um

    1/3.us

    2/3.us

    1/3.us

    -1/3.us

    -2/3.us

    -1/3.us

    0

    0

    1nvm 2nvm 3nvm

    1/3.us

    -1/3.us

    -2/3.us-1/3.us

    1/3.us

    2/3.us

    0

    0

    -2/3.us

    -1/3.us

    1/3.us

    2/3.us

    1/3.us

    -1/3.us

    0

    0

    21 f22 f23

    0 0 1

    0 1 1

    0 1 0

    1 1 0

    1 0 0

    1 0 1

    1 1 1

    0 0 0

    f11 f12 f13

    1 1 0

    1 0 0

    1 0 1

    0 0 1

    0 1 1

    0 1 0

    0 0 0

    1 1 1

    Fonction de conversion : mc

    Grandeur sans unit (per unit) : mc{-1, 0, 1}

    )( 13111 ffm =

    .)( 131113 sm uffu = .)( 131223 sm uffu =.113 sm umu = .223 sm umu =

    )( 13122 ffm =

    R14 R15

    R17 R18

    f12

    us

    um23

    f22

    f13

    f23

    um13

    f11

    f21

    im_res

    it2it1

    21

    PO Discontinue

    f12

    u

    um23

    f22

    f13

    f23

    um13

    f11

    f21

    it2it1

    Rt,Lt

    C

    um23

    um13

    it2

    it1

    vs2

    vs1

    u

    PO Discontinue

    im_resim_mac

    im_res

    Dcomposition

    Effets : grandeurs modules

    En tension Um13 et Um23

    En courant im_res

    Effets : variables dtat

    En tension uEn courants it1, it2

    22

    Passage des tensions composes aux tensions simples

    Rt,Lt

    C

    um23

    um13

    it2

    it1

    vs2

    vs1

    u

    PO Discontinue

    im_resim_mac

    3_1_13_ mmm vvu =

    3_2_23_ mmm vvu =

    23131 31

    32

    _m_m_m u.u.v =

    13232 31

    32

    _m_m_m u.u.v =

    Systme

    quilibr

    um_13

    um_23

    vm_1

    vm_2

    R12

    R13

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    7/20

    23

    f12

    u

    um23

    f22

    f13

    f23

    um13

    f11

    f21

    im_res

    it2it1

    Conversions lectriques en tension

    .113 sm umu = .223 sm umu =R14 R15

    R17 R18)( 13111 ffm = )( 13122 ffm =

    24

    Conversions lectriques

    .. 2211 ttres_m imimi +=

    f12

    u

    um23

    f22

    f13

    f23

    um13

    f11

    f21

    im_res

    it2it1

    .113 sm umu = .223 sm umu =R14 R15

    R17 R18

    im_res R16

    it2

    it1

    um_13

    um_23

    R14

    R15

    m2m1

    u

    f12f11 f13

    R18

    R17

    vm_1

    vm_2

    R12

    R13

    R16

    )( 13111 ffm = )( 13122 ffm =

    25

    Conversions lectriquesPassage sous forme de schma blocs

    26

    u

    im_res

    ConvertisseurCt rseau

    Vm

    It

    F

    Modlisation du convertisseur de puissance

    =

    3

    2

    1

    t

    t

    t

    i

    i

    i

    It

    =

    3

    2

    1

    _m

    _m

    _m

    v

    v

    v

    Vm

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    8/20

    27

    Modlisation du bus continu

    C

    im_res

    u

    im_mac

    ic ciCdt

    du .1= )(.1)( toudtiC

    tu ctt

    t+=

    +ou

    causeeffet

    R10

    28

    Passage sous forme de schma-blocs

    Modlisation du bus continu

    29

    Modlisation du bus continu

    C

    im_res

    u

    im_mac

    ic

    R10 uic

    u

    i

    R11

    im_res

    im_mac

    m_res

    Im_res

    im_mac

    Bus continu

    u

    u

    30

    Modlisation de la partie continue

    Rt,Lt

    C

    um23

    um13

    it2

    it1

    vs2

    vs1

    u

    PO Discontinue

    im_resim_mac

    Im_res

    im_mac

    Bus continu

    u

    u

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    9/20

    31

    Modle moyen dans le repre naturel

    On peut obtenir un modle moyen du convertisseur en utilisant lavaleur moyenne quivalente sur une priode de commutation Tm de la

    fonction de connexion.

    Cest la valeur moyenne des grandeurs modules qui conditionne lvolution

    temporelle des grandeurs dtat de la partie continue

    Les grandeurs lectriques modules sont appliques des charges du type

    filtre passe-bas (processeurs intgrateurs)

    flc 5 fci_g

    Tm

    Fonction gnratrice de connexion (sur une priode de commutation Tm)

    ( ) ( )

    ( )

    1

    1

    +

    =>f1 1

    Tm

    < f1 1>

    Fonction gnratrice de connexion (sur une priode de commutation Tm)

    0

    1

    t

    < f1 1>

    Modle moyen dans le repre naturel

    est quivalente au rapport cyclique

    Fonction de connexion, valeur discrte, {0, 1}

    Fonction gnratrice de connexion, valeur continue, [0, 1]

    33

    ( ) ( )( )

    1

    1

    +

    =>=< 113 u.mu _m >< 223

    u.mu _m 113 =u.mu _m 223 =

    Modle moyenExemple : Conversion en tension

    Par extension

    R17 R18)( 13111 ffm = )( 13122 ffm =

    >< 11311 )( mff >< 21312 )( mff

    34

    R16

    it2

    it1

    R14

    R15

    u

    f12f11 f13

    R18

    R17

    R12

    R13

    ( ) ( )( )

    1

    1

    +

    =>< 13111 ffm

    >< 13122 ffm

    u.mu _m >< 113 u.mu _m >< 223

    2211 ttres_m i.mi.mi >< 23131 31

    32 _m_m_m u.u.v

    >< 13232 31

    32 _m_m_m u.u.v

    Modle moyen dans le repre naturel

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    10/20

    35

    6) Principe de la MLI Vectorielle

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    a

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    d

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    b

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    c

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    e

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    f

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    h

    0

    E/2

    E/2

    U V W

    g

    Rappel : 8 configurations ralisables par un onduleur triphas

    36

    us us

    us 0

    0 -us

    -us -us-us 0

    0 us

    0 0

    0 0

    13um 23um

    1/3.us

    2/3.us

    1/3.us

    -1/3.us-2/3.us

    -1/3.us

    0

    0

    1nvm 2nvm 3nvm

    1/3.us

    -1/3.us

    -2/3.us

    -1/3.us

    1/3.us

    2/3.us

    0

    0

    -2/3.us

    -1/3.us

    1/3.us

    2/3.us1/3.us

    -1/3.us

    0

    0

    f21 f22 f23

    0 0 1

    0 1 1

    0 1 0

    1 1 01 0 0

    1 0 1

    1 1 1

    0 0 0

    f11 f12 f13

    1 1 0

    1 0 0

    1 0 1

    0 0 10 1 1

    0 1 0

    0 0 0

    1 1 1

    v v

    [ ] [ ] [ ]XCX ,, 0 =[ ]

    =

    2

    1

    2

    1

    2

    1

    2

    3

    2

    30

    2

    1

    2

    11

    3

    2C

    Expression de ces tensions dans un repre diphas orthogonal , ?

    avec la transforme de Concordia :

    37

    Reprsentation graphique

    6 vecteurs non nuls : V1-V6

    2 vecteurs nuls : V0-V7

    6 secteurs (i)

    38

    Ralisation dun vecteur tension de rfrence

    On ne peut raliser une tension de rfrence quen valeur moyenne

    sur une priode de modulation

    Expression sous forme polaire

    =

    )sin(

    )cos(

    3

    2

    Ev

    v

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    11/20

    39

    tape 1 :

    On repre quel secteur, le vecteur tension de rfrence appartient

    40

    tape 2 :

    Puisque lon nobtient le vecteur tension de rfrence quen valeur

    moyenne, on doit appliquer des valeur ralisable (Vi) pendant des

    dures adquates sur la priode de modulation.

    Afin de minimiser les ondulations de tensions, on admet quil faut

    raliser le vecteur tension de rfrence avec les deux tensions lesplus proches

    iet i+1 sont :

    _ respectivement les dures dapplication des vecteurs (V)i et (V)i+1

    _ les projections du vecteurs de tension rfrence sur les vecteurs

    voisins.

    Et ensuite il faut appliquer un vecteur nul pendant la dure restante : ii+1

    41

    Rsultat : dcomposition

    a a b h b

    t

    E/2

    U-0

    -E/2

    t

    V-0

    tW-0

    T

    i i+1

    tV-U

    L impulsion sur la priode T

    donne une tension moyenne

    quivalente la tension X

    42

    Commande

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    12/20

    43

    Objectifs de la commande

    Objectif (grandeurs dtat) :

    _ Gnrer des courantsItgaux des rfrences

    Les courantsItsont les grandeurs les plus rapides contrler (50Hz 20ms)

    Rappel :Fest une matrice de fonctions de connexion (discrte)

    Transit contrler

    Vm

    It

    It

    Convertisseur du ct rseau

    Im_res

    im_mac

    Bus continu

    u

    Machine

    Vs

    u

    F

    Dispositif de commande

    Modle

    Fref

    c

    44

    Architecture de la commande des grandeurs rapides

    Dispositif de commande

    Modle

    Vm

    It

    It

    Convertisseur du ct rseau

    F

    im_res

    im_mac

    Bus continu

    u

    Machine

    Itref

    Vs

    Vmref

    Fref

    It

    Vs

    u

    Contrle du

    convertisseur

    Contrle des

    courants

    45

    Modle moyen dans le repre naturel

    On peut obtenir un modle moyen du convertisseur en utilisant lavaleur moyenne quivalente sur une priode de commutation Tm de la

    fonction de connexion.

    Cest la valeur moyenne des grandeurs modules qui conditionne lvolution

    temporelle des grandeurs dtat de la partie continue

    Les grandeurs lectriques modules sont appliques des charges du type

    filtre passe-bas (processeurs intgrateurs)

    flc 5

    Tm

    Fonction gnratrice de connexion (sur une priode de commutation Tm)

    ( ) ( )( )

    1

    1

    +

    =>f1 1

    Tm

    < f1 1>

    Fonction gnratrice de connexion (sur une priode de commutation Tm)

    0

    1

    t

    < f1 1>

    Modle moyen dans le repre naturel

    est quivalente au rapport cyclique

    Fonction de connexion, valeur discrte, {0, 1}

    Fonction gnratrice de connexion, valeur continue, [0, 1]

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    13/20

    47

    ( ) ( )( )

    1

    1

    +

    =>=< 113 u.mu _m >< 223

    u.mu _m 113 =

    u.mu _m 223 =

    Modle moyenExemple : Conversion en tension

    Par extension

    R17 R18)( 13111 ffm = )( 13122 ffm =

    >< 11311 )( mff >< 21312 )( mff

    48

    R16

    it2

    it1

    R14

    R15

    u

    f12f11 f13

    R18

    R17

    R12

    R13

    ( ) ( )( )

    1

    1

    +

    =>< 13111 ffm

    >< 13122 ffm

    u.mu _m >< 113 u.mu _m >< 223

    2211 ttres_m i.mi.mi >< 23131 31

    32 _m_m_m u.u.v

    >< 13232 31

    32 _m_m_m u.u.v

    Modle moyen dans le repre naturel

    49

    R16

    it2

    it1

    R14

    R15

    u

    f12f11 f13

    R18R

    17

    R12

    R13

    f11_reg f12_reg

    MLI

    Dispositif de commande

    Modle Moyen

    t

    t

    0

    1

    1

    0

    f11_reg

    Conceptiondu dispositif de commande

    Inversion du modle moyendans le repre naturel

    Valeur moyenne

    50

    Modulation sinus-triangle :

    Fondamental de la tension

    On montre dans ce cas

    que le fondamental de latension module

    correspond exactement

    la tension de rfrence

    souhaite

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    14/20

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    15/20

    55

    Dtermination des rapports cycliques correspondant (fonctions gnratrices

    de connexion).

    Exemple : Tri des fonctions de conversion

    _ Dtermination des fonctions de conversion de rglage triphas

    _ Classement de ces fonctions de conversion selon leur amplitude,

    _ Calcul des fonctions de connexion de rglage

    ref_ref_ref_ mmm 231312 = ref_ref_ mm 1331 =

    Contrle du convertisseur

    56

    f11 f13

    im_resR16

    it2

    it1

    um_13

    um_23

    R14

    R15

    m2m1

    u

    f12

    R18

    R17

    vm_1

    vm_2

    R12

    R13

    um_13_ref

    um_23_ref

    R14-1

    R15-1

    vm_1_ref

    vm_2_ref

    R12-1

    R13-1

    R17-1

    MLI

    Dispositif de commande

    Modle

    Transforme

    Linarisation

    dynamique

    R18-1

    Dispositif de commande

    Modle

    Vm

    It

    Convertisseur du ct rseau

    F

    im_res

    Vmref

    Fref

    u

    Contrle du

    convertisseur

    Contrle du convertisseur

    57

    Contrle des courants

    Plusieurs stratgies pour contrler les courants.

    On peut :

    _ contrler leur valeur instantane par MLI

    _ contrler leur valeur instantane par un modulateur hystrsis

    _ contrler leur composante dans le repre de Park

    Technique la plus utilise dans lindustrie

    58

    It_dq_mes

    Dispositif de commande

    u

    im_mac u

    im_res

    Vm

    Modle

    Vs

    Vs_dq_mes

    It

    It

    Transforme

    de Park

    It Vs

    F

    It_dq_ref

    Repre de Park

    Contrle

    du

    convertisseur

    umes

    Fref

    Vm_ref

    Convertisseur du ct rseauBus continu Machine

    * Passage dans le repre de Park

    * Seulement deux grandeurs contrler

    Contrle des courants

    l d

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    16/20

    59

    It_dq_meContrle descourants

    Contrle

    de londuleur

    (grandeurs

    modules)

    Dispositif de commande

    umes

    u

    im_mac u

    im_res

    Vm

    Modle

    Vs

    Vs_dq_mes

    It

    It

    Transforme

    inverse

    de Park

    vm_d_ref

    vm_q_ref

    Transforme

    de Park

    It Vs

    F

    Fref

    Vm_ref

    It_dq_ref

    Repre de Park

    res

    Convertisseur du ct rseauBus continu Machine

    Deux fonctions de contrle

    Contrle des courants

    60

    ModModlisation dynamique du systlisation dynamique du systme completme completModlisation dans le repre de Park

    Donc, on impose des tensions triphases (Vm) aux bornes de la machine

    qui, elle-mme renvoie des courants.

    Comment modliser cela ?

    61

    quations du couple : )(ou)( rqrdrdrqsdsqsqsd iipciipc ==

    )(..ou)(.. sqrdsdrqrdsqrqsd iiLrMpcii

    LsMpc ==

    ModModlisation dynamiquelisation dynamiqueModlisation dans le repre de Park

    vsd

    v

    sq

    isd

    isq

    Od

    ird

    Oq

    esq

    irq

    erq

    esd erds

    O

    Osa

    vrq

    v rd

    Au stator :

    Au rotor :

    qssd

    sdssds .d t

    d.iRv

    +=

    dsss

    qssqs .d t

    d.iRv q

    ++=

    qrrr

    drrr .dtd.i= Rv d

    d +

    drrqr

    qrrr .dt

    d.i= Rv

    q

    ++

    quations des flux :

    sd=L

    s.i

    sd+M.i

    rd

    sq=L

    s.i

    sq+M.i

    rq

    rd

    =Lr.i

    rd+M.i

    sd

    rq=L

    r.i

    rq+M.i

    sq

    62

    Au stator :

    Au rotor :

    qss

    dsdssds .

    d t

    d.iRv

    +=

    dsss

    qssqs .d t

    d.iRv q

    ++=

    qrrr

    drrr .dtd

    .i= Rv dd

    +

    drrqr

    qrrr .dt

    d.i= Rv

    q

    ++

    quations des flux :

    sd=L

    s.i

    sd+M.i

    rd

    sq

    =Ls.i

    sq+M.i

    rq

    rd=Lr.ird+M.isd

    rq=L

    r.i

    rq+M.i

    sq

    ModModlisation dynamiquelisation dynamiqueModlisation dans le repre de Park

    Sous forme

    intgrale

    sqsdse .=

    sdsqse .=

    rqrdre .=

    rdrqre .=

    f.e.m.

    .1

    =

    rq

    sq

    r

    s

    rq

    sq

    LMML

    i

    i

    =

    rq

    sq

    rs

    sr LMML

    ML.L ..1

    2

    =

    rd

    sd

    r

    s

    rd

    sdLMML

    ii

    .1

    rdsd

    rs

    sr LMML

    ML.L ..1

    2

    =

    R1sd :

    R1rd :

    R1rq :

    R1rd :

    Rg2sd :dsdssdsds e.iRv

    d t

    d=

    qsqssqs

    qse.iRv

    d t

    d=

    drdrrdr

    dr e.iRvd t

    d =

    qrqrrqr

    qre.iRv

    d t

    d=

    M dli i d i

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    17/20

    63

    couplagelectromcanique

    MACHINE drdc

    mec

    rqcMACHINE q

    s

    r

    s

    sdc

    s

    sqc

    rdi

    rde

    rqe

    sdi

    sq

    rqi

    sqi

    sd

    c

    rdv

    sdv

    rqv

    sqv

    sde

    sqe

    rd

    rd

    sd

    sd

    rq

    sq

    sq

    rq

    rdR1

    sdR1

    rdR2

    sdR2

    dR3

    rdgR1

    rdgR2

    rqgR2

    rqgR1

    4R rR5

    sdgR1

    sdgR2

    sqR1

    rqR1

    sqR2

    rqR2

    qR3

    sqgR2

    sqgR1

    ModModlisation dynamiquelisation dynamique

    64

    +-

    sR

    s1

    sde

    sd

    sd

    +-sdv

    +-

    rR

    s1

    rde

    rd

    rd

    +-

    rdv

    sdi

    rdi

    sq

    s

    sdc

    sq

    r

    rdc

    +-

    rR

    s1

    rqe

    rq

    rq

    +-rqv

    +-

    sR

    s1

    sqe

    sq

    sq

    +-

    sqv

    rqi

    sqi

    sq

    r

    rqc

    sq

    s

    sqc

    s

    c

    mec

    R3d

    Rg2sd

    Rg2rd

    Rg1sd

    Rg1rd

    R3q

    Rg2sq

    Rg2rq

    Rg1sq

    Rg1rq

    R4 R5r

    ModModlisation dynamiquelisation dynamique

    65

    Dynamic modelling in the Park frame

    .1

    =

    rq

    sq

    r

    s

    rq

    sq

    LMML

    i

    i

    =

    rd

    sd

    r

    s

    rd

    sdLMML

    ii

    .

    1

    Current equations :

    stator :

    rotor :

    qqddsssss i.vi.vP +=

    qddqsssss i.vi.vQ =

    qqdd rrrrr i.vi.vP +=

    qddqrrrrr i.vi.vQ =

    sqsdssdsds .i.Rv

    d t

    d

    +=

    sdsqssqsqs

    .i.Rvd t

    d

    +=

    rqrdrrdrdr .i.Rv

    d t

    d

    +=

    rdrqrrqrqr

    .i.Rvd t

    d

    +=

    Stratgie de commande

    ( )rqsdrdsq

    r

    iiL

    Mpc =

    66

    Simplified dynamic modelling : small stator resistor

    constant rotor flux

    particular rotor flux orientation rq=0

    Current equations :

    stator :

    rotor :

    Stratgie de commande

    qqddsssss i.vi.vP +=

    qddqsssss i.vi.vQ =

    qqdd rrrrr i.vi.vP +=

    qddqrrrrr i.vi.vQ =

    sqsdssdsds .i.Rv

    d t

    d

    +=

    sdsqssqsqs

    .i.Rvd t

    d

    +=

    rqrdrrdrdr .i.Rv

    d t

    d

    +=

    rdrqrrqrqr

    .i.Rvd t

    d

    +=

    .1

    =

    rq

    sq

    r

    s

    rq

    sq

    LMML

    i

    i

    =

    rd

    sd

    r

    s

    rd

    sdLMML

    ii

    .

    1

    ( )rqsdrdsqr

    iiL

    Mpc =

    Si le flux rotorique est contrl pour tre constant,

    le couple devient proportionnel au courant

    Contrle des courants O i t ti d fl

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    18/20

    67

    It_dq_mes

    Dispositif de commande

    u

    im_mac u

    im_res

    Vm

    Modle

    Vs

    Vs_dq_mes

    It

    It

    Transforme

    de Park

    It Vs

    F

    It_dq_ref

    Repre de Park

    Contrle

    du

    convertisseur

    umes

    Fref

    Vm_ref

    Convertisseur du ct rseauBus continu Machine

    * Passage dans le repre de Park

    * Seulement deux grandeurs contrler

    Contrle des courants

    68

    rq=0Orientation du flux :

    On calcule spour orienter la repre de Park de manire

    annuler la composante quadratique du flux rotorique.

    Orientation du flux

    Inrrt : Simplification des quations

    O r

    Ord

    r

    Oq

    rd

    rq

    OOrd

    r

    Orq

    rd

    rq

    ( )rqsdrdsq

    r

    iiL

    Mpc =

    Il faut calculer langle de rotation du repre de Park: s

    69

    j

    r

    jq

    d

    s

    rq=0

    Orientation du flux

    70

    rq=0Orientation du flux :Plusieurs mthodes sont possibles.

    Exemple :

    =r

    Orientation du flux

    _ =regs

    r

    Rappel :

    r

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    19/20

  • 8/2/2019 ITEEM 2 Equi2 03 Onduleur_imp

    20/20