Etude des différentes techniques de commande de la machine asynchrone

Grâce à son faible coût et sa simplicité de construction, conjugués aux techniques de variation de vitesse, la machine asynchrone s’impose de plus en plus dans les domaines de l’entraînement à vitesse variable. Nous allons présenter dans ce chapitre les techniques de commande permettant de faire varier la vitesse des machines asynchrones à cage. De part sa structure, la machine à cage d’écureuil possède un défaut important par rapport à la machine à courant continu et aux machines de type synchrone. En effet, l’alimentation par une seule armature fait que le même courant crée le flux et le couple. Il est donc logique de dire que toute commande de ce moteur ne peut se faire qu’à travers la variation des paramètres de l’onde tension (alimentation en tension) ou de l’onde courant (alimentation en courant). Ces variateurs peuvent être divisé en deux groupes :Le contrôle de la vitesse à fréquence statorique constante est obtenu par la variation de l’amplitude de la tension d’alimentation (ou du courant). Les variateurs de vitesse à fréquence variable sont divisés en trois groupes : • Le contrôle vectoriel, plus complexe à réaliser que le précédent, nous donne des performances élevées à la machine asynchrone. Cette technique est basé sur le contrôle soit des deux composantes de la tension (ou du courant) liée à un repère tournant, soit le sur le contrôle de l’amplitude de la tension et l’angle entre le flux statorique et le flux rotorique.

VARIATION DE LA TENSION STATORIQUE

L’équation (I.13) nous donne les caractéristiques couple/vitesse de la machine asynchrone. La figure suivante représente les caractéristiques électromécaniques d’une machine asynchrone pour trois valeurs de la tension. Fig. III.1 caractéristique couple/vitesse pour différentes tensions d’alimentations La figure III.1 montre qu’une diminution de la tension à couple résistant constant provoque une diminution de la vitesse, mais aussi une diminution du couple maximal. Cette technique présente beaucoup d’inconvénients :De plus, la variation de la tension est généralement obtenue par un gradateur générant beaucoup d’harmoniques sur le réseau et sur la machine. Cela pose de gros problème de compatibilité électromagnétique.

COMMANDE SCALAIRE DES MACHINES ASYNCHRONES

Il existe plusieurs types de commande scalaire selon que le moteur est alimenté en courant ou en tension. Quel que soit le type, on agit sur la tension ou le courant pour avoir un flux constant.Cette conception de contrôle est basée sur l’élaboration de Vs, alors que c’est VE qui serait nécessaire. Mais VE n’est pas une grandeur accessible. Ces deux grandeurs différents toutefois assez peu dans le cas où l’on peut négliger la chute de tension Rs I s . Pour prendre en compte cette chute de tension, on fait recours à un ajustage manuel ou automatique. [12] L’ajustage manuel qui consiste à adopter une loi tension/fréquence avec augmentation fixe de la tension à basse fréquence. Cet ajustage permet d’obtenir un couple élevé à basse vitesse, mais présente l’inconvénient de maintenir un couple élevé dans le moteur à vide avec risque de saturation et de surcharge. L’ajustage automatique qui consiste à délivrer au moteur une tension avec compensation automatique de la chute de tension Rs I s . En ce qui concerne la méthode directe, l’angle de Park est calculé directement à l’aide des grandeurs mesurées ou estimées. La commande est dite à boucle ouverte s’il n y a pas de régulation de flux. Le flux est imposé dans ce cas par , de plus la pulsation statorique peut uniquement être estimée par la θ est calculé à partir de la pulsation statorique, elle-même reconstituée à l’aide de la vitesse de la machine et de la pulsation rotorique .

Les besoins sont très variés dans le domaine des entraînements. Ils vont des applications simples telles que l’entraînement des pompes, ventilateurs, jusqu’à des applications nécessitant des performances dynamiques ainsi que des plages de vitesse très étendues. Les lois de commande décrites dans ce chapitre permettent d’atteindre des niveaux de performances très différents, et couvrent aujourd’hui la plus grande partie des applications. La variation de la fréquence permet au moteur asynchrone de fonctionner au-delà de sa vitesse nominale mais cela diminue le couple maximale. La commande scalaire permet de surmonter ce problème en gardant le couple maximale constant. Cette technique, bien qu’elle présente des avantages, elle ne permet pas un contrôle dynamique du couple surtout en basse fréquence. La commande vectorielle présente des performances dynamiques et statiques très élevées Mais elle présente l’inconvénient majeur d’être sensible aux variations paramétriques de la machine ce qui dégrade la robustesse du modèle de commande.