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Modélisation, simulation et commande de la machine synchrone à aimants à force contre-électromotrice trapézoïdale

Tremblay, Olivier (2006). Modélisation, simulation et commande de la machine synchrone à aimants à force contre-électromotrice trapézoïdale. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ces travaux portent sur l'amélioration de la bibliothèque de modèles du module SimPowerSystems (SPS) du logiciel Matlab.

La modélisation de la machine synchrone à aimants permanents à force contre-électromotrice trapézoïdale est entièrement détaillée. Les résultats sont comparés avec succès au logiciel PSIM et au modèle SPS équivalent en mode sinusoïdal. Par la suite, l'entraînement électrique basé sur la commande en courant et un calculateur automatique des gains du régulateur de vitesse sont élaborés. Les performances de ce régulateur et de l'entraînement AC7 sont évaluées; les résultats concordent avec ceux attendus. Un modèle dynamique simplifié non linéaire est développé afin de démontrer que le comportement en régime permanent (relation couple - vitesse) de l'entraînement est identique à celui des fiches techniques des manufacturiers. En dernier lieu, un performant modèle d'entraînement à valeurs moyennes, basé sur un onduleur simplifié, est développé. Les résultats et la précision de ce modèle sont identiques à ceux du modèle détaillé, même pour un pas de calcul 25 fois plus grand.

Titre traduit

Modeling, simulation and control of the permanent magnet synchronous machine with trapezoïdal back EMF

Résumé anglais

Today, the simulation of the electric drives is inevitable. The electric drives are part of systems more complex, integrating at the same time electrical and mechanical components. Simulation makes possible the study of their behavior in complete units. More precisely, the trapezoïdal permanent magnet synchronous machine (TPMSM) requires an electric drive in order to control its revolution. However, the SimPowerSystems (SPS) toolbox, from Matlab software, can't simulate the machine model and doesn't have a drive allowing control speed.

Thus, those works concern the improvement of the already existing library of models. Indeed, formalism already exists for a various models of machine, as well as for the electric drives. Therefore, the developed models will have to thus respect the structure currently in place.

The modeling of the TPMSM is entirely detailed for the electrical part (states equations, generation of the trapezoïdal back EMF) and for the mechanical part (rotor dynamic and Hall effect sensors ). The model obtained is simulated in generating mode and the results are successfully compared with the software PSIM and the equivalent SPS model in sinusoïdal mode. Thereafter, the electric drive based on direct current control, a limiting switching frequency device and an automatic calculator of the speed regulator gains are elaborate. The performances of this regulator and the drive AC7 are evaluated and the results agree with those awaited. A nonlinear simplified dynamic model is developed in order to show that the behavior in steady operation of the drive is identical to the charts of the manufacturers. Following this favorable conclusion, a module is created to trace the torque-speed characteristic according to the parameters entered by the user. Lastly, a powerful average value drive model, based on a simplified inverter, is developed using rate limiters dynamics devices acting on the references currents. The results and the precision of this average values model are identical to those of the detailed model, even for a step of calculation 25 times larger.

Excellents simulation results, for each worked out model, confirm the validity and the rigor of the used approach.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique." Bibliogr. : f. [133]-134.
Mots-clés libres: Aimant, Commande, Contre, Contre-Electromoteur, Courant, Electromoteur, Entrainement, Force, Machine, Modelisation, Moyen, Simulation, Synchrone, Trapezoidal, Valeur, Validation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Dessaint, Louis-A.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 28 mars 2011 17:34
Dernière modification: 04 nov. 2016 21:37
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/536

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