Contribution à la commande par mode de glissement d'une machine synchrone à aimants permanents avec pilotage vectoriel

Abstract

Les travaux présentés dans cette thèse ont été consacrés à l'étude de la commande par mode de glissement d'une machine synchrone à aimants permanents alimentée en tension, munie d'un contrôle vectoriel. Dans la première partie de nos travaux, et après avoir présenter une modélisation de la machine synchrone à aimants permanents associée à un convertisseur statique, nous nous sommes intéressés à la mise en oeuvre des principales stratégies de commande vectorielles, qui permettent l'obtention d'un modèle dynamique découplé équivalent à celui d'une machine à courant continu, où le contrôle direct du couple par l'intermédiaire de la composante en quadrature du courant (tension) statoriques permet d'atteindre des performances dynamiques et statiques très satisfaisantes. Trois stratégies de commandes vectorielles ont été synthétisées à savoir, le contrôle dans le référentiel (a b c), le contrôle dans le référentiel (d q), et la commande vectorielle simplifiée. Les résultats obtenus ont montré que la mise au point de l'une ou de l'autre de ces commandes n'apporte pas de différences significatives dans la dynamique de poursuite de consigne. Dans les trois méthodes le moteur atteint rapidement la vitesse imposée par la référence, puisque le courant direct s'annule rapidement, et le moteur dispose d'un couple maximal qui autorise une forte accélération. La deuxième partie de nos travaux est une investigation à l'étude de la commande des systèmes à structure variable. Ce choix a été justifie par la simplicité de la conception d'une telle commande ainsi que de sa robustesse vis-à-vis des variations paramétriques et de charge. Ceci lui permet d'être particulièrement adaptée pour traiter les systèmes qui ont un modèle imprécis. La synthèse de l'algorithme de commande a été faite en temps discret en se basant sur l'approche proposée par J.J. Slotine, dont la loi de commutation est une fonction scalaire telle que la variable à régler glisse sur cette surface pour atteindre l'origine du plan de phase. La réduction du phénomène de chattering a été mise au point par adoucissement de la fonction de commande. Deux structures de commande ont été mises en oeuvre à savoir, la limitation indirecte du courant, ainsi que le réglage en cascade. Les résultats obtenus en présence des variations paramétriques et de charge ont montré un comportement satisfaisant et des performances appréciables. La limitation indirecte du courant a permet la réduction du nombre de surfaces de glissement mais présente l'inconvénient de ne pas assurer la limitation du courant en cas de surcharge. La limitation directe du courant a imposé au variateur de vitesse le maximum de courant en régime dynamique, en revanche, elle présente l'inconvénient de compliquer la synthèse des différentes surfaces. L'écart sur la vitesse dans la région d'application du couple a montré que l'état du système peut s'approcher de la surface de commutation mais il ne peut pas y rester de ce fait, les systèmes à structure variable peuvent seulement avoir un mouvement appelé quasi-mode glissant, ceci est dû à l'impossibilité de générer la commande équivalente adéquate capable de garder l'état du système sur la surface de glissement, à cause de l'existence du retard de calcul et du maintient constant des variables entre deux instants d'échantillonnage.