Machine asynchrone

Sujet

Modélisation d'une machine asynchrone sous Matlab/Simulink en vue sa commande

Objectifs du travail

Ce projet a pour objectif la modélisation de la machine asynchrone triphasée spécialement dans les 3 aspects suivants : comportement électronique, comportement mécanique et performance énergétique. En faisant des éssais à laboratoire et à l’aide du modèle vecteur espace, nous allons l’implanter sur Matlab/simulink. Ensuite nous allons faire la simulation de comportements électriques, mécaniques et énergétiques de la machine et, au final, l’implémentation d’une loi de commande scalaire (V/f=constante) en boucle ouverte pour que le moteur est plus adapté aux différents environnements.

Cahier de Charges

Modélisation de la Machine asynchorone

• Etudier le modèle de la machine asynchrone en trois phases.

---Effectuer un changement de base de bi-phasé à tri-phasé.

---Transformation concordia et transformation de Park.

---Déterminer le modèle vecteur espace à partir du modèle dans le repère d-q en régime hors permanant.

---Avec la méthode de changement des variables et la méthode de ramener la partie rotorique au stator, trouver le schéma équivalent monophasé complèxe qui sera utilisé en régime permanant.

Partie Expérimentale

• Etudier une machine asynchrone dans la salle de TP chez polytech et déterminer ses paramètres dans le shéma équivalent monophaé complèxe

---Modèle de la machine : LEROY SOMER LZ FMV90

---Les paramètres nominales : 230/380 50HZ 1425tr/min 1,5kw 3,4A

• Effectuer trois essaies

Un essai en continu pour mesurer la résistance statorique par phase (R1).

---Apliquer une tension continue entre deux phases, notée U13, mesurer la valeur du courant dans ce circuit, ne pas dépasser Inomi R1=U13/2*Inomi

Un essai à rotor bloqué pour déterminer la résistance du rotor (R2’/g) et la réactance de fuite au rotor X.

---Court circuit la partie rotorique. Augementer progressivement la valeur de tension alimentation au stator en assurant que le rotor ne pas bouger.

---Noter les trois puissances rotoriques, les trois valeurs de tensions rotoriques et les trois valeurs de courant statorique.

Un essai à vide (ou mieux encore, à vitesse de synchronisme) pour obtenir les pertes dans le fer (dans Rfer) et l’inductance magnétisante (µL).

---Rien à mettre comme charge du côte rotorique.

---Choisir 5 valeurs de la tension alimentation statorique entre 200V et 400V. Pour chaque valeur de tension, il faut aussi mésurer trois puissances rotoriques, les trois valeurs de tensions rotoriques et les trois valeurs de courant statorique.

• Exploitation des résultats

Partie MATLAB

Programmation sous MATLAB en forme .m

• Programme qui sert à modifier les valeurs expérimentales

• Programme basé sur le modèle vecteur espace qui prend en compte tous les paramètres modifiées.

Il peut simuler les comportenents mécanique et élctronique en fonction du temps de la machine asynchrone.Il peut aussi tracer les courbes intéressantes et déterminer le régime permanent.

Utiliser l'essaie à vide pour justifier la simulation.Il faut avoir la même valeur du courant et de la vitesse.

• Programme qui calculer tous les pertes dans la machine en deux régimes et déterminer le rendment.

Etudier le bilan de puissance en régime parmanant et le bilan d'énergie en régime hors permanant en utilisant les valeurs nominales.

• Simuler le comportenent de different type de service en changant les paramètres prédéfinies.

Service continu - Service type Sl

fonctionnement a charge constante nominale d'une duree suffisante pour que l'equilibre thermique soit atteint.

Les parametres de service sont le facteur de marche (F = 1) et le nombre de demarrages equivalent par heure (c <= 6).

Pour ce type se service, on va valculer le bilan de puissance dans le régime permanant et le bilan d’énergie dans le régime hors permanant.

-Service temporaire - Service type S2

-Service intermittent periodique - Service type S3

-Service intermittent periodique a demarrage - Service type S4 suite de cycles de service identiques comprenant une periode appreciable de demarrage D a forte inertie, une periode de fonctionnement a charge constante nominale Net une periode de repos R. F = (N+D)/(N+D+R) et c selon le cahier des charges.

Pour ce type de service,on s'interesse du comportement surtout le rendment d'énergie de la machine en fonction du facteur F et l'inertie.

-Service intermittent periodique a freinage electrique - Service type S5

-Service ininterrompu periodique a charge intermittente - Service type S6

-Service ininterrompu periodique a freinage electrique - Service type S7

-Service ininterrompu periodique a changements lies de charge et vitesse - Service type S8

-Service a variations non periodiques de charge et de vitesse - Service type S9

-Service a regimes constants distincts - Service type S10

• Implémenter la loi de la commande scalaire（V/F constante）

Planning

Déroulement du projet

=> Modélisation de la machine

• En régime permanent,le schéma monophasé équivalent:

Ls et Lr sont des inductance cycliques.

Rs est la résistance statorique.

Rr contient des parties, une partie represente la perte joule rotorique et une autre partie represente la puissance utilie.

Rm est la résistance qui crée les pertes fer.

Lm est liée avec l'effet de l'inductance mutuell.

• Hors régime permanent, le modèle basé en vecteur espace:

$V=Ri+ L*(dI)/dt$

V est un vecteur qui contient la tension statorique(represente par une fonction expotentielle) et la tension rotorique qui est égale à 0.

Remarque: ici, L et R c'est sont deux matrices.

Démonstration:

=> Réalisation des essaies et exploitation des résultats