E.M. BERKOUK, "Contribution à la conduite des machines asynchrones monophasée et triphasée alimentées par des convertisseurs directs et indirects. application aux gradateurs et onduleurs multiniveaux", 1995.
Copyright - [Précédente] [Première page] [Suivante] - Home

Thèse : [THESE041]

Titre : E.M. BERKOUK, Contribution à la conduite des machines asynchrones monophasée et triphasée alimentées par des convertisseurs directs et indirects. application aux gradateurs et onduleurs multiniveaux, 1995.

Cité dans : [DIV028]  ElectrIMACS'96, International Association for Mathematics and Computer in Simulation, Saint NAZAIRE.
Cité dans :[99DIV084] Recherche sur les mots clés RESONAN* ou INDUCTION* ou HEATING, juin 2004.
Cité dans :[99DIV060] Recherche sur les REDRESSEURS, février 2015.
Cité dans :[99DIV117] Recherche sur le mot clés GRADAT*, août 2007.
Cité dans :[99DIV087] Recherche sur les mots clés ONDULEUR*, août 2008.
Auteur : El Madjid Berkouk

Info : M 11789
Soutenue : le 08 décembre 1995 devant le jury composé de :
Vers : Sommaire
Vers : Commentaires
Vers : Références

Président : P. MATHYS
Rapporteurs : J. FAUCHER, J.P. HAUTIER
Directeur : G. MANESSE
Examinateurs : J.M. ANDREJAK, J.P. CARON, R. PERRET, J.F. RIALLAND

Résumé :
Ce mémoire présente une contribution à la conduite des machines asynchrones monophasées et triphasées alimentées par des
convertisseurs statiques directs (gradateurs) et indirects (onduleurs deux et trois niveaux). La première partie montre la
commande des gradateurs diphasé et triphasé en division de fréquence. Une stratégie d'enchaînement d'une suite de divisions
ainsi que deux algorithmes d'asservissement de la vitesse de ces machines sont présentées. Ce dispositif trouve des
applications pour le démarrage de charges de forte inertie.
Pour obtenir de bonnes performances statiques et dynamiques, on étudie la commande de ces machines alimentées par des
cascades alternatif-alternatif à onduleurs multiniveaux. Les modèles de connaissance et de commande de ces onduleurs sont
d'abord présentés ainsi que différentes stratégies de commande. Ensuite, une étude des cascades ayant l'onduleur à trois
niveaux comme pont de sortie est développée qui met en évidence le problème du déséquilibre des deux tensions continues
du pont capacitif intermédiaire. Il est également montré que ces onduleurs à trois niveaux peuvent être utilisées en
redresseurs synchrones. Une solution au problème du déséquilibre des sources continues est donnée par l'asservissement des
redresseurs d'entrée qui permet également d'obtenir un facteur de puissance réseau unitaire et un faible taux d'harmoniques.
Enfin, on présente une approche globale d'un système asservi en vitesse et en position lorsque l'actionneur utilisé est une
machine monophasée ou triphasée. La modélisation complète de ces systèmes est proposée dans le but d'élaborer l'ensemble
des algorithmes de contrôle qui répondent à un cahier des charges donné aussi bien pour les organes de puissance que de
commande.

Mots_clés :
Machine asynchrone monophasée. Machine asynchrone triphasée. Réseaux de Petri. gradateurs. division de Fréquence.
onduleurs à deux niveaux. onduleurs 3 trois niveaux. modèles de commande. stratégies MLI. redresseurs synchrones multiniveaux.
changeurs de fréquence. commandes scalaire et vectorielle.

Title : "CONTRIBUTION TO THE DRIVE OF THE SINGLE PHASE AND THREE PHASES INDUCTION MACHINES FED BY DIRECT AND INDIRECT CONVERTERS. APPLICATION TO THE AC REGULATORS AND MULTILEVEL INVERTERS."

Abstract :
This report present a contribution to the drive of the single phase and three phases induction machines fed by direct (AC
regulators) and indirect (two and three-level voltage inverters) static converters. The first part shows the control strategy
of two and three phases AC regulators in frequency divisions and two algorithms to control the speed of these machines are
presented. This device find applications in the starting of the loads with big inertia.
To obtain good static and dynamic performances, we study the control of these induction machines fed by alternative-
alternative cascades. The output bridge of these cascades is the multilevel inverter. The knowledge and control models of
these inverters and different control strategies are first presented. Then, a study of cascades which have a three level
inverter as the output bridge is developed. This study shows the problem of the imbalance of the two DC voltages of the
intermediate capacitor bridge. It is shown too that the three level inverters can be used as synchronous rectifiers.
A solution to the problem of the imbalance of the intermediate DC source is given by the feedback control of the input
rectifiers. This feedback control lets also to have a unity network power factor and weak harmonic rate.
Finally, we present a global approach of a system with its speed and position feedback control when the machine used is a
single phase or three phases. The whole modelling of these systems is proposed in view of elaborating the set of the control
algorithms which answer to some wanted performances both for the power and the control parts.

Key_words :
Single phase induction machine. Three phases induction machine. Petri nets. AC regulators. Frequency division.
Two level voltage inverters. Three-level voltage inverters. Control models. PWM strategies. Multilevel synchronous rectifiers.
Frequency converter. Scalar and vector controls.


Commentaires

TOP

Info CNAM Paris Laboratoire d'Electricité Inductrielle - (enseignement à l'IUT de Cachan)
Méthodologie DESIGN + réseau de Pétri (MANESSE).
Chapitre_I : alimentation de la machine monophasé avec une phase manquante.
Chapitre_II :
PP_28-36 : la division de fréquence en monophasé.
PP_44-47 : enchainement de division.
PP_50-55 : asservissement de vitesse.
Chapitre_IV : élimination des harmoniques page 134 PATEL ?
Chapitre_V : prélèvement sinusoidal LIERNART 89.
Chapitre_VI : régulation du prélèvement sinusoidal GUILLAUD 92 94.
Chapitre_VII :
PP_248-254 : commande scalaire de la MAS nomophasée.
PP_255-264 : commande vectorielle de la MAS triphasée.
Conclusions :
Annexe_III : MLI triangulaire/sinusoïdale.
Annexe_IV : MLI vectorielle.


Références

TOP

  [1] : [THESE015] R. BADAROU, Commande de la machine a induction monophasée par convertisseur alternatif - alternatif : identification et lois de commande & structure à interrupteurs bidirectionnels, 1990.
  [2] :  [DIV062]  Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ, EPFL : Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.
  [3] : [LIVRE078] H. BUHLER, Volume XVI : Electronique de réglage et de commande, Presse Polytechniques et Universitaires Romandes, 1990, 356 pages.
  [4] : [LIVRE076] J. CHATELAIN, Volume X : Machines électriques, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Traité d'éléctricité publié sous la direction de Jacques Neirynck, éditions GEORGI, 1983, 644 pages.
  [5] :  [DIV141]  Publications du L2EP Lille de 1994 à 1998.
  [6] :  [ART094]  J. OLLILA, A PWM-Rectifier Without Current Measurement, EPE Journal, Volume 4, N° 2, June 1994, pp. 14-19.
  [7] :  [ART013]  Generalized Techniques of Harmonic Elimination and Voltage Control in Thyristor Inverters : Part I- Harmonic Elimination, 1973.
  [8] :  [ART100]  H.S. PATEL, R.G. HOFT, Generalized Techniques of Harmonic Elimination & Voltage Control in Thyristor Inverters: PartII- Voltage Control Techniques
  [9] : [LIVRE023] C. ROMBAUT, G. SEGUIER, Volume 2 : La conversion alternatif-alternatif, Lavoisier TEC & DOC, 2° édition, septembre 1991, 363 pages.
 [10] : [LIVRE024] G. SEGUIER, F. NOTELET, Electrotechnique Industrielle, 1994.
 [11] : [LIVRE026] G. SEGUIER, Volume 1 :  La conversion alternatif-continu, Lavoisier TEC & DOC, 2° édition, septembre 1992, 386 pages.
 [12] : [LIVRE022] F. LABRIQUE, G. SEGUIER, R. BAUSIERE, Volume 4 : La conversion continu-alternatif, Lavoisier TEC & DOC, 2° édition, septembre 1992, 386 pages.
 [13] :  [ART009]  J.K. STEINKE, Control of a neutral-point-clamped PWM inverter for hight power ac traction drives, PESC'88, July 1988, pp. 214-217.

L'auteur_a_publié :
"Multilevel PWM rectifier - Multilevel inverter cascade. Application to the position control of the induction machine"
Berkouk M. & Manesse G., FRANCE, pp 535

Cité dans : [DIV028]  ElectrIMACS'96, International Association for Mathematics and Computer in Simulation, Saint NAZAIRE.


Sommaire

TOP

Vers : INTRODUCTION GENERALE 1
Vers : CHAPITRE I
Vers : CHAPITRE II
Vers : CHAPITRE III
Vers : CHAPITRE IV
Vers : CHAPITRE V
Vers : CHAPITRE VI
Vers : CHAPITRE VII
Vers : CONCLUSION GENERALE 265


INTRODUCTION GENERALE 1

TOP


CHAPITRE I

TOP

MODELISATION DES MACHINES ASYNCHRONES MONOPHASEE ET TRIPHASEE ALIMENTEES PAR CONVERTISSEURS STATIQUES

INTRODUCTION 5

I- Modélisation de la machine asynchrone monophasée 5
I-1- Equations générales 5
I-2- Transformation de Park 6
I-3- Le couple électromagnétique 7
I-4- Adaptation du modèle de la machine asynchrone monophasée à ses différents cas d'alimentation possibles 8
I-4-1- Deux phases alimentées 8
I-4-2- Alimentation monophasée 10
I-4-3- Les deux phases du stator momentanément non alimentées 12

II- Modélisation de la machine asynchrone triphasée 14
II-1- Equations générales 14
II-1-1- Equations relatives au stator 14
II-1-2- Equations relatives au rotor 15
II-l-3- Transformation de Park appliquée au rotor 16
II-l-4- Conséquences de la transformation de Park appliquée au rotor sur les équations relatives au stator 17
II-l-5- Equations globales de la machine fictive équivalente à la machine asynchrone triphasée couplée en étoile. 18
II-2- Adaptation du modèle de la machine asynchrone triphasée à ses différents cas d'alimentation possibles 18
II-2-l- Alimentation monophasée 19
II-2-2- Machine momentanément non alimentée 20
II-2-3- Machine asynchrone triphasée couplée en triangle 21

CONCLUSION 22


CHAPITRE II

TOP

CONDUITE DES MACHINES ASYNCHRONES ALIMENTEES PAR GRADATEURS

INTRODUCTION 23

I- Modélisation des gradateurs diphasé et triphasé 23
I-l- Modélisation du gradateur. diphasé alimenté par un réseau monophasé
I-1-1- Réceptivités d'entrée 24
I-1-2- Réceptivités de sortie 24
I-2- Modélisation du gradateur triphasé 25
I-2-l- Réceptivités d'entrée 26
I-2-2- Réceptivités de sortie 27

II- Commande en division de fréquence des gradateurs 28
II-1- Gradateur diphasé assisté par un réseau monophasé 29
II-l-l- Principe de la stratégie 29
II-l-2- Conduite de la machine monophasée alimentée par un gradateur diphasé commandé en division de fréquence 30
II-2- Gradateur triphasé 36
II-2-l- Principe de la stratégie 36
II-2-2- Conduite de la machine asynchrone triphasée alimentée par un gradateur triphasé commandé en division de fréquence 38

III- Stratégie d'enchaînement d'une suite de divisions. Application au freinage des machines asynchrones 44
III-1- Machine asynchrone monophasée 44
III-2- Machine asynchrone triphasée 47

IV- Asservissement de vitesse des machines asynchrones alimentées par gradateurs commandés en division de fréquence 50
IV-l- Algorithme n° l 50
IV-2- Algorithme n° 2 53

CONCLUSION 54


CHAPITRE III

TOP

MODELES DE CONNAISSANCE ET DE COMMANDE DES ONDULEURS A DEUX ET TROIS NIVEAUX

INTRODUCTION 56
I- Modélisation du fonctionnement des onduleurs 9 deux niveaux 56
II- Modélisation du fonctionnement des onduleurs 9 trois niveaux 59
II-I- Structure de l'onduleur i trois niveaux 59
II-2- Modélisation du fonctionnement d'un bras d'onduleur A trois niveaux 59
II-2-l- Différentes configurations d'un bras d'onduleur à trois niveaux 62
II-2-2- Cellule de commutation multi-tripôle 63
II-2-3- Réseau de Petri d'un bras d'onduleur à trois niveaux 63
II-3- Modélisation des onduleurs diphasé et triphasé à trois niveaux 65

III- Modèle de commande des onduleurs à deux niveaux diphasé et triphasé 66
III-l- Commandabilité des convertisseurs statiques 66
III-l-l- Fonction de connexion 66
III-l-2- Fonction de commutation 67
III-2- Modèle de commande de l'onduleur diphasé 67
III-2-l- Fonction de conversion 67
III-2-2- Fonction génératrice et modèle de commande 69
III-3- Modèle de commande de l'onduleur triphasé à deux niveaux 72
III-3-l- Fonction de conversion 72
III-3-2- Fonction génératrice et modèle de commande 74

IV- Modèle de commande des onduleurs à trois niveaux 77
IV-l- Modèle de commande de l'onduleur diphasé à trois niveaux 79
IV-l-l- Fonction de conversion 79
IV-l-2- Fonction génératrice et modèle de commande 81
IV-2- modèle de commande de l'onduleur triphasé à trois niveaux 83
IV-2-l- Fonction de conversion 83
IV-2-2- Fonction génératrice et modèle de commande 88

CONCLUSION 91


CHAPITRE IV

TOP

STRATEGIES DE COMMANDE DES ONDULEURS A DEUX ET TROIS NIVEAUX

INTRODUCTION 93

I- Commande pleine-onde 94
I-l- Onduleur diphasé à deux niveaux 94
I-2- Onduleur triphasé à deux niveaux 96
I-3- Onduleur diphasé à trois niveaux 98
I-4- Onduleur triphasé à trois niveaux 99

II- Commande par hystérésis en courant 102
II-l- Onduleurs à deux niveaux 102
II-l-l- Onduleur diphasé 103
II-l-2- Onduleur triphasé 104
II-2- Onduleurs à trois niveaux 107
II-2-l- Onduleur diphasé 107
II-2-2- Onduleur triphasé 108

III- Commande triangulo-sinusoidale à échantillonnage naturel avec une seule porteuse 111
III-1- Onduleurs à deux niveaux 111
III-l-l- Onduleur diphasé à deux niveaux 111
III-l-2- Onduleur triphasé à deus niveaux 114
III-2- Onduleurs à trois niveaux 115
III-2-l- Onduleur diphasé à trois niveaux 117
III-2-2- Onduleur triphasé à trois niveaux 120

IV- Commande triangulo-sinusoidale à deux porteuses à échantillonnage naturel 125
IV-l- Onduleur diphasé à trois niveaux 126
IV-2- Onduleur triphasé à trois niveaux 130

V- Stratégie d'élimination des harmoniques 134
V-l- Principe 134
V-2- Caractéristiques 135
V-2-l- Onduleur diphasé à trois niveaux 135
V-2-2- Onduleur triphasé à trois niveaux 137

VI- Stratégie de la double modulation 139
VI-l- Principe 139
VI-2- Caractéristiques 141
VI-2-l- Onduleurs à deux niveaux 141
VI-2-l-a- Onduleur diphasé 141
VI-2-l-b- Onduleur triphasé 142
VI-2-2- Onduleurs à trois niveaux 144
VI-2-2-a- Onduleur diphasé 144
VI-2-2-b- Onduleur triphasé 148
VI-2-3- Conclusion 149

VII- Modulation vectorielle type l 150
VII-l- Onduleur diphasé à trois niveaux 151
VII-2- Onduleur triphasé à trois niveaux 155
VIII- Modulation vectorielle type 2 159
VIII-l- Principe 159
VIII-2- Caractéristiques 161
VIII-2-l- Onduleur diphasé à trois niveaux 161
VIII-2-2 Onduleur triphasé à trois niveaux 163

IX- Modulation calculée utilisant les modèles de commande des onduleurs à trois niveaux 166
IX-l- Algorithme n° l 167
IX-l-l- Principe 167
IX-l-2- Caractéristiques 168
IX-l-2-a- Onduleur diphasé à trois niveaux 168
IX-l-2-b- Onduleur triphasé à trois niveaux 170
IX-2- Algorithme n° 2 172
IX-2-l- Principe 172
IX-2-2- Caractéristiques 173
IX-2-2-a- Onduleur diphasé à trois niveaux 173
IX-2-2-b- Onduleur triphasé à trois niveaux 175

CONCLUSION 177


CHAPITRE V

TOP

CHANGEURS DE FREQUENCE UTILISANT DES ONDULEURS A TROIS NIVEAUX

INTRODUCTION 179

I- Cascades redresseurs de tension-onduleur à trois niveaux 179
I-l- Redresseurs de tension monophasé et triphasé 179
I-l-l- Modélisation du redresseur de tension triphasé 179
I-l-2- Modélisation du redresseur de tension monophasé 181
I-2- Modélisation du filtre intermédiaire de ces changeurs de fréquence 182
I-2-l- Filtre intermédiaire pour une cascade avant un seul redresseur de tension 182
I-2-2- Filtre intermédiaire pour une cascade ayant deux redresseurs de tension 183
I-3- La cascade un redresseur de tension monophasé-onduleur diphasé à trois niveaux - machine asynchrone monophasée 184
I-4- La cascade deux redresseurs de tension monophasé-onduleur diphasé à trois niveaux-machine asynchrone monophasée 187
I-5- La cascade un redresseur de tension triphasé-onduleur triphasé à trois niveaux-machine asynchrone triphaséé 190
I-6- La cascade deux redresseurs de tension triphasés-onduleur triphasé à trois niveaux-machine asynchrone triphasée 192

II- Cascades redresseurs de courant à MLI à deux niveaux- onduleur de tension à trois niveaux 195
II-1- Modélisation du filtre capacitif intermédiaire de ces changeurs de fréquence 196
II-l-l- Filtre intermédiaire pour une cascade ayant un seul redresseur de courant 196
II-l-2- Filtre intermédiaire pour une cascade ayant deux redresseurs de courant 197
II-2- La cascade un redresseur de courant monophasé à deux niveaux-onduleur diphasé à trois niveaux 198
II-3- La cascade deux redresseurs de courant monophasés à deux niveaux-onduleur diphasé à trois niveaux 200
II-4- La cascade un redresseur de courant triphasé à deux niveaux-onduleur triphasé à trois niveaux 202
II-5- La cascade deux redresseurs de courant triphasés à deux niveaux-onduleur triphasé à trois niveaux 204

III- Utilisation des onduleurs à trois niveaux en redresseur de courant 207
III-l- Redresseur de courant monophasé à trois niveaux 208
III-2- Redresseur de courant triphasé à trois niveaux 210

IV- Cascades redresseur de courant à trois niveaux-onduleur de tension à trois niveaux 211
IV-1- La cascade un redresseur de courant monophasé à trois niveaux-onduleur diphasé à trois niveaux 211
IV-2- La cascade un redresseur de courant triphasé à trois niveaux-onduleur triphasé à trois niveaux 213

CONCLUSION 216


CHAPITRE VI

TOP

ASSERVISSEMENT DES REDRESSEURS MLI A DEUX ET TROIS NIVEAUX. APPLICATION AUX CASCADES A ONDULEUR DE SORTIE A TROIS NIVEAUX

INTRODUCTION 217

I- Asservissement du redresseur de courant monophasé à deux niveaux : 218
I-l- Modèles des boucles de courant et de tension 218
I-2- Dimensionnement des régulateurs de courant et de tension 221
I-2-l- Boucle de courant 221
I-2-2- Boucle de tension 222
I-3- La charge du redresseur monophasé à deux niveaux est une résistance 223
I-4- Cascade de deux redresseurs de courant monophasés à deux niveaux-onduleur diphasé à trois niveaux-machine asynchrone monophasée 224

II- Asservissement du redresseur de courant triphasé à deux niveaux 226
II-l- Modèles des boucles de courant et de tension 226
II-2- Dimensionnement des régulateurs de courant et de tension 229
II-2-l- Boucle de courant 229
II-2-2- La boucle de tension 229
II-3- La charge du redresseur de courant triphasé à deux niveaux est une résistance 229
II-4- Cascade deux redresseurs de courant triphasés à deux niveaux - onduleur triphasé à trois niveaux - machine asynchrone triphasée 230

III- Asservissement du redresseur de courant à MLI monophasé à trois niveaux 234
III-I- Modèle des boucles de courant et de tension 234
III-2- Dimensionnement des régulateurs de courant et de tension 235
III-2-l- Boucle de courant 235
III-2-2- La boucle de tension 235
III-3- La charge du redresseur de courant monophasé à trois niveaux est une résistance 235
III-4- Cascade un redresseur de courant monophasé à trois niveaux - onduleur diphasé à trois niveaux - machine asynchrone monophasée 236

IV- Asservissement du redresseur de courant à MLI triphasé à trois niveaux 240
IV-l- Modèle des boucles de courant et de tension 240
IV-2- Dimensionnement des régulateurs de courant et de tension 241
IV-2-l- Boucle de courant 241
IV-2-2- La boucle de tension 241
IV-3- La charge du redresseur de courant triphasé à trois niveaux est une résistance 241
IV-4- Cascade un redresseur de courant triphasé à trois niveaux - onduleur triphasé à trois niveaux - machine asynchrone triphasée 242

CONCLUSION 246


CHAPITRE VII

TOP

LA COMMANDE DE VITESSE ET DE POSITION DES MACHINES ASYNCHRONES MONOPHASEE ET TRIPHASEE

INTRODUCTION 248

I- Commande scalaire de la machine asynchrone monophasée 248
I-l- Modèle de la machine asynchrone monophasée en vue de sa commande 248
I-2- Calcul des régulateurs 250
I-2-1- La boucle de vitesse 250
I-2-2- La boucle de position 250
I-3- Commande de vitesse de la machine asynchrone monophasée 251
I-4- Commande de position de la machine asynchrone monophasée 252

II- Commande vectorielle directe de la machine asynchrone triphasée 255
II-l- Modèle d'action de la machine asynchrone triphasée commandé par la méthode du flux orienté 255
II-2- La boucle de vitesse 256
II-3- La boucle de position 257
II-4- La boucle de flux 257
II-5- Commande de vitesse de la machine asynchrone triphasée 258
II-6- Commande de position de la machine asynchrone triphasée 261

CONCLUSION 264


CONCLUSION GENERALE 265

TOP


Mise à jour le lundi 25 février 2019 à 15 h 37 - E-mail : thierry.lequeu@gmail.com
Cette page a été produite par le programme TXT2HTM.EXE, version 10.7.3 du 27 décembre 2018.

Copyright 2019 : TOP

Les informations contenues dans cette page sont à usage strict de Thierry LEQUEU et ne doivent être utilisées ou copiées par un tiers.
Powered by www.google.fr, www.e-kart.fr, l'atelier d'Aurélie - Coiffure mixte et barbier, La Boutique Kit Elec Shop and www.lequeu.fr.