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Septembre 2008 Denis FARGETON – Loig ALLAIN C6E2 Positionnement de C6E2 par rapport à SimPA2 et Modelica.

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1 Septembre 2008 Denis FARGETON – Loig ALLAIN C6E2 Positionnement de C6E2 par rapport à SimPA2 et Modelica

2 C6E2 fournit des cas tests Industriels Complexes (multi physique) Représentatifs de chaque étape du cycle de conception Valorise les apports de MODELICA à chaque étape Modelica: Multi physique Capitalisation des librairies inter plateforme Modélisation acausale Compilateur adapté à la simulation des réseaux électriques Positionnement de C6E2 par rapport à SimPA2

3 Plan Conception en Génie Electrique Actionneur électromécanique Réseau Electrique Gestion énergétique

4 « Cycle en V » en génie électrique Cahier des charges Produit Final Conception Ensemble Choix darchitecture Spécifications composants Conception composant (fonctionnel) Conception composant (détaillée) Prototype composant Test Composant Validation architecture Intégration ensemble

5 Modelica et le cycle en V Difficultés rencontrées dans la mise en œuvre de la conception: Suivi dinformation entre les différents niveaux du cycle Pas doutils (ou de formalisme) commun à lensemble de la conception Langage de modélisation orienté objet Documentation: suivi des informations Héritage: niveau de modélisation adapté à létape de conception Modelica permet la spécification et la modélisation Offre un support commun pour les différents niveau de conception Langage de communication (asynchrone) entre différents logiciels Compatibilité des modèles des domaines physiques différents en utilisant une approche énergétique

6 C6E2/SimPA2: Cas tests 4 cas tests sont proposés qui permettent de valider différents aspects du langage AIRBUS: réseau de bord INRETS: véhicule hybride Schneider Electric: Actionneur linéaire MESSIER: conversion électromécanique Aspects du langage: AIRBUS: réseaux et problèmes de grande taille INRETS: différents niveaux de modélisation Schneider Electric: Communication inter-logiciel et validation de la conception des composants MESSIER: spécifications et dimensionnement Chaque cas test sinsère dans lensemble du cycle en V

7 Table of Content Conception en Génie Electrique Actionneur électromécanique Réseau Electrique Gestion énergétique

8 Messier – Bugati : Train datterrissage Dimensionnement de la chaine de conversion électromécanique dun train datterrissage Spécifications fonctionnelles Pré-dimensionnement de différentes structures Construction dune base de modèles haut niveau des actionneurs Arbitrage en faveur de deux solutions (critères technico-économique) Analyse et simulation des moteurs électriques Construction dune base de modèles de moteurs électriques Dimensionnement « fin » des moteurs électriques Validation des choix fonctionnels faits à létape précédente Conception et validation du produit conçu par rapport au cahier des charges initial

9 Modèles à nombre de paramètres dentrée réduit Cycle en V pour un actionneur Simulation inverse acausale (possible grâce au outils SimPA2) Simulation directe causale (modèle identique à la simulation acausale) Besoins Conception préliminaire : spécification des composants Validation des performances Prototype virtuel Cahier des charges du cas test Constituants du système Conception de détail Intégration dun prototype virtuel : Spécification des interfaces Produits

10 Bilan de lactivité La méthodologie de travail est parfaitement identifiée et formalisée Sappuie sur le langage Modelica et les outils SimPA2 Simulation acausale Couplage multi-physique Uniformisation du « langage » des acteurs Accélérateur déchange Librairie dactionneurs électromécaniques Moteur Réducteur Rapport danalyse du marché et des technologies actionneurs Définition du cahier des charges pour le démonstrateur

11 Bilan de lactivité Création des modèles électriques des composants de bases en Modelica (WP 1.1) Création de composants délectronique de puissance pour la simulation des convertisseurs de puissance les plus usités (WP 2.6) Modèle de base pour le contrôle (WP 1.1) Exploration de méthodes numériques pour adresser les problèmes électromécaniques (un jeu de système test a été défini qui est progressivement enrichi)

12 Etapes suivantes Finalisation de la librairie de modèles fins de moteurs en Modelica (LAPLACE) Exploitation des librairies dans lenvironnement AMESim (LGMT/LAPLACE/IMAGINE Points durs Résolution de problèmes inverses dans AMESim Rédaction des rapports de travail et articles scientifiques (LGMT/LAPLACE)

13 Table of Content Conception en Génie Electrique Actionneur électromécanique Réseau Electrique Gestion énergétique

14

15 Réseau électrique embarqué Spécifications fonctionnelles Définition du réseau de bord Simulation électro- thermique Analyse des résultats et redéfinition de la conception Branche 1 Branche 2 Branche 3 Cycles de fonctionnement, température ambiante Génération de la description en Modelica du réseau électrique SimPA2 traite le problème formel et résout les problématiques de grande taille Validation des résultats et de la cohérence avec les spécifications Schéma dimplantation et Nomenclatures

16 Bilan de lactivité Intégration de la gestion des réseaux électriques complexes Echange dinformation entre SEE et AMESim Génération du modèle de réseau électrique Simulation dans AMESim Post-processing visuel Analyse des résultats et itérations SimPA2 apporte les opérations de traitement formels et de simplifications des réseaux électrique (diminution des temps de simulation) En cours: construction des modèles thermiques de câbles (modelica) Génération des circuits en modelica Rendu 3D des résultats

17 Table of Content Conception en Génie Electrique Actionneur électromécanique Réseau Electrique Gestion énergétique

18 Véhicule hybride: dimensionnement et définition de la stratégie de commande Modélisation de la chaine électrique Alternateur Moteur Convertisseurs statiques (modèles moyens et modèles exacts) Analyse des stratégies de commande des machines Dissociation des pertes moteurs et électroniques Modèle et modèle expérimental (tables de mesures) Conception fine des actionneurs et définition des stratégies de commande Utilisation de Modelica pour la capacité multi physique Cohabitation de différents niveaux de modèle (stratégie de gestion énergétique/commande des convertisseurs)

19 Contexte de lapplication Stratégie de gestion énergétique dans le véhicule Loi de commande de lélectronique de puissance Commande à basse vitesse Commande à vitesse élevée Vitesse de base base Commande vectorielle Découplage et Transformation dq to abc MS MS Transformation abc to dq Positio n Onduleur Conception détaillée des éléments Contrôle des machines électriques Moteur Génératrice

20 Gestion énergétique dun véhicule hybride Définition des cycles de test Choix des convertisseurs Conception détaillée de lensemble Dimensionnement des moteurs électrique Définition des lois de commande des parties électriques Commande à basse vitesse Commande à vitesse élevée Vitesse de base base Commande vectorielle Découplage et Transformation dq to abc MS MS Transformation abc to dq Positio n Onduleur Intégration de lensemble et supervision Echange de données sur les modèles identifiés en Modelica

21 Identification physique des moteurs en Modelica

22 Bilan de lactivité Application indus : modélisation de la chaîne de puissance électrique de la prius par des modèles analytiques Génération des modèles moyens et exacts des convertisseurs statiques de puissance dans le langage Modelica (G2ELAB) Génération des modèles de moteurs synchrones pour la commandes en modelica (CEDRAT) Génération des modèles de BUSBAR (CEDRAT) pour la commutation de puissance Construction des lois de contrôle moteur en Modelica (IMAGINE) Apport de Modelica: Modèles acausaux Langage de communication Traitement des problèmes électrique et de contrôle moteur dans AMESim En cours: Validation des modèles de moteurs modelica dans AMESiml Intégration des modèles de commande moteurs


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