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Elaboration de la commande de la machine synchrone autopilotée alimentée par un onduleur de courant D. BAREILLE Lycée Saint-Cricq.

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1 Elaboration de la commande de la machine synchrone autopilotée alimentée par un onduleur de courant D. BAREILLE Lycée Saint-Cricq

2 Le moteur synchrone tourne à la vitesse Pour faire varier sa vitesse, il faut donc faire varier, la pulsation du réseau d'alimentation.

3 Le champ statorique B i tourne à la vitesse imposée par la fréquence d'alimentation. Plus on demande de couple sur le rotor, plus les deux champs se décalent. 1 2 Dans le mode de fonctionnement classique, le champ rotorique B V (excitation ou aimants), est "accroché" au champ du stator.

4 Mais les dynamiques des champs sont très différentes : La dynamique du champ statorique dépend des performances de la source à fréquence variable (constantes de temps électriques, donc faibles) La dynamique du champ rotorique dépend des performances des parties tournantes beaucoup moins rapides ( constantes de temps mécaniques). En cas de variation brusque de risque de décalage trop important entre les champs et donc de décrochage de la machine.

5 fonctionnement autopiloté. impose le décalage angulaire entre les deux champs. Solution : asservir la position du champ rotorique par rapport à celle du champ statorique.

6 Rappel des diagrammes de Fresnel

7 Objectif : maintenir un angle fixe entre : le champ magnétique induit le champ magnétique à vide, lié au rotor. Langle entre les champs est = 90 -, langle dautopilotage sera donc, angle entre la fem et le fondamental du courant statorique de la phase correspondante.

8 Hypothèses : La machine bipolaire triphasée est à répartition spatiale sinusoïdale ; elle nest pas saturée. En t=0 le rotor est dans laxe de la bobine A Le courant I issu de la source dalimentation est parfaitement constant. On raisonne avec = 0. N umum I eaea ebeb ecec iaia ibib icic Enroulements Statoriques L U0U0 Source de Tension Continue Source de courant continu

9 Comment faire tourner le champ statorique B i ?

10 On ferme les interrupteurs K 2 et K 1, le courant I circule par les phases 2 et 1, créant les champs B 2 et B 1 ETAPE 1

11 Les champs B 2 et B 1 sadditionnent pour donner le champ statorique champs B i

12 ETAPE 1 Les champs B 2 et B 1 sadditionnent pour donner le champ statorique champs B i

13 ETAPE 2 On ferme les interrupteurs K 3 et K 1, le courant I circule par les phases 3 et 1, créant les champs B 3 et B 1 : B i avance de 60°

14 ETAPE 3 On ferme les interrupteurs K 3 et K 2, le courant I circule par les phases 3 et 2, créant les champs B 3 et B 2 : B i avance encore de 60°

15 Comment faire tourner le rotor ?

16 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature,

17 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature,

18 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature,

19 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i

20 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i

21 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i

22 ETAPE 3 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i

23 ETAPE 4 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i, pour entretenir le mouvement, il faut continuer à faire avancer B i

24 ETAPE 4 Si on place un aimant au centre de larmature, il cherche à saligner sur B i, pour entretenir le mouvement, il faut continuer à faire avancer B i

25 ETAPE 4 pour entretenir le mouvement, il faut continuer à faire avancer B i

26 ETAPE 4 pour entretenir le mouvement, il faut continuer à faire avancer B i

27 ETAPE 4 pour entretenir le mouvement, il faut continuer à faire avancer B i

28 ETAPE 4 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

29 ETAPE 4 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

30 ETAPE 5 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

31 ETAPE 5 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

32 ETAPE 5 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

33 ETAPE 5 La machine est autopilotée si cest le rotor lui même qui déclenche lavance de B i

34 ETAPE 5

35 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas…

36 ETAPE 5 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas… … de 60°

37 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas… … de 60°

38 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas de 60°

39 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas de 60°

40 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas de 60° (Configuration identique à celle de linstant t = 0)

41 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas de 60°

42 ETAPE 6 Lorsque le rotor arrive à 60° de B i, il déclenche son avance dun pas de 60°

43 ETAPE 6 Juste après la transition…

44 ETAPE 6 Juste après la transition… … le rotor est à 120° de B i (Configuration identique à celle de linstant wt = 30° : début de létape 1)

45 ETAPE 7 Juste après la transition le rotor est à 120° de B i

46 ETAPE 7 Juste après la transition le rotor est à 120° de B i

47 ETAPE 7 Juste après la transition le rotor est à 120° de B i

48 ETAPE 7 Juste après la transition le rotor est à 120° de B i

49 ETAPE 7 En moyenne langle entre le rotor et B i est de … 90°

50 ETAPE 7 En moyenne langle entre le rotor et B i est de 90°

51 Et le couple dans tout ça ? Il est proportionnel au produit vectoriel des champs, soit à sin

52 Axe de la bobine 1 Allure du couple électromagnétique C em En t = 0 le rotor est dans laxe de la bobine 1, les champs sont perpendiculaires, C em est maximal. Début de létape 1 : amorçage de K1

53 Allure du couple électromagnétique C em Axe de la bobine 1 Début détape : =120° Fin détape : = 60° Le couple électromagnétique nest pas constant

54 Langle entre le rotor et B i varie entre 60 et 120°, le couple varie entre les deux valeurs correspondantes. En moyenne vaut 90°, le couple moyen est maximal

55 Si on récapitule la variation des courants pendant que le rotor effectue un tour : On obtient des « créneaux » Etape 1 Etape 2 Etape 3 Etape 4 Etape 5 Etape 6 Etape 7 0° 30° 90° 150° 210° 270° 330° 420° 0 -I 0+I 0-I I+I0-I 0+I -I-I0 0-I 0

56 K1K1 K1K1 K1K1 K1K1 i 1 (t) e 1 (t) Si lon sintéresse à la f.e.m. : en t = 0, le rotor est dans laxe la bobine 1, le flux est maximal la f.e.m. e 1 (t) est nulle

57 Si lon regarde les autres grandeurs électriques…

58 Si lon regarde les grandeurs électriques… …sur les trois phases… On peut exprimer le couple électromagnétique à partir de la puissance électromagnétique En valeur moyenne on obtient :

59 Si lon regarde le schéma du système… La puissance électromagnétique provient de la source de courant continu : or Doù N umum I eaea ebeb ecec iaia ibib icic Enroulements Statoriques L U0U0 Source de Tension Continue Source de courant continu

60 Londuleur joue le rôle du collecteur… N umum I eaea ebeb ecec iaia ibib icic Enroulements Statoriques L U0U0 Source de Tension Continue Source de courant continu … comme dans une MCC on obtient :


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