Etude et réalisation d'une commande MLI on-line sur circuit FPGA

Abstract

L'objectif de ce mémoire est l'étude et la réalisation d'un variateur de vitesse pour moteur asynchrone triphasé. La commande utilisée est une MLI calculée On-Line (en temps réel) à élimination d'harmoniques et asservissement du fondamental. C'est une commande scalaire avec V/f constant qui permet d'obtenir un couple maximal et constant, et de donner un bon spectre à la sortie de l'onduleur en éliminant les harmoniques indésirables. Dans ce mémoire nous avons commencé par simuler le système à réaliser dans l'environnement MATLAB et PSIM, puis nous avons implémenté l'algorithme MLI on-line sur un circuit FPGA XC2V1000 de XILINX, en utilisant le langage VHDL et la carte de développement Memec Design V2MB1000. Ensuite nous avons réalisé l’étage de puissance (l'onduleur triphasé), et les étages d'isolation et d'adaptation, Enfin nous avons présenté des tests sur ce variateur et des discussions des résultats obtenus. Pour atteindre ces objectifs nous avons suivi les étapes suivantes: En premier lieu, nous avons donné quelques principes sur le moteur asynchrone, son principe de fonctionnement et les commandes utilisées. Les onduleurs de tension à leur tour sont étudiés, en donnant leur principe, et en citant quelques stratégies de commandes utilisées. La deuxième partie a été consacrée à l'étude et l'élaboration d'un algorithme MLI calculé On-Line, à élimination d'harmoniques et asservissement du fondamental, avec un rapport V/f (tension/fréquence) constant, afin de garder un couple électromagnétique maximale et constant. Pour vérifier l'algorithme une simulation a été faite dans l'environnement MATLAB, SIMULINK et en utilisant le logiciel PSIM. La troisième partie, concerne l'implémentation de l'algorithme élaboré sur une architecture reconfigurable de type FPGA. Nous avons implémenté cet algorithme sur un circuit Virtex II de XILINX, en utilisant le langage VHDL, et la carte de développement Memec Design V2MB1000. La dernière étape est la réalisation de l'application globale, variateur de vitesse, pour cela nous avons réalisé l’étage de puissance, un circuit d'isolation, un circuit de conditionnement et d'adaptation des signaux de commande. Après la réalisation nous avons consacré une partie aux essais, aux relevés des résultats et à leurs interprétations.