Commande d'une machine à réluctance variable à double saillance utilisée pour la traction d'un véhicule électrique

Abstract

La pollution atmosphérique et la nuisance sonore qui résultent des véhicules thermiques, poussent les pouvoirs publics et les grands constructeurs automobiles à relancer les recherches et le développement en faveur du véhicule électrique. A cet effet, notre présent travail consiste à étudier et élaborer la commande de la machine à réluctance variable à double saillance (MRVDS) ou bien SRM (Switched Reluctance Machine) en vue d’une application en moteur pour un véhicule électrique. Cette machine présente d’innombrables avantages d’économie et de robustesse qui l’ont rendue attractive, surtout avec le développement de l’électronique de puissance et des techniques de commande. Toutefois, la nature ondulée du couple électromagnétique produit par cette machine restreint considérablement son application dans le milieu industriel. Notre projet s’est porté sur l’analyse des performances d’une SRM déjà utilisée au sein de l’ENP pour un projet de fin d’études. Nous avons opté pour le logiciel Simplorer afin de modéliser cette machine. Notre modèle sera validé analytiquement. Par la suite, nous avons élaboré un schéma de commande du couple électromagnétique et de la vitesse. Le présent travail consiste à étudier les performances d’un moteur à réluctance variable à double denture (SRM) utilisée dans une application de traction de véhicule électrique. Dans le premier chapitre, un bref historique sur les véhicules électriques ainsi que leur développement ces dernières années est présenté. Les systèmes de traction conventionnels sont, ensuite, décrits en précisant les différents emplacements du moteur à combustion. Les moteurs électriques ont été, d’abords, réintroduits dans les véhicules conventionnels en tant que démarreur et alternateur, puis en tant qu'alternateur/démarreur. Le moteur électrique est ensuite introduit pour la traction électrique. Plusieurs types de moteurs ont été alors utilisés, et leurs performances dans cette application particulière sont données et discutées dans ce chapitre. Au deuxième chapitre, la SRM est présentée, en donnant sa structure, son principe de fonctionnement, et les équations de fonctionnement. De plus, les deux types d’alimentation utilisés pour la SRM sont décrits: l'alimentation en courant adéquate pour les faibles vitesses, et l’alimentation en tension ou pleine onde utilisée pour les grandes vitesses. La commande de la SRM n’est pas toujours évidente contrairement aux machines classiques, plusieurs techniques adaptées à cette machine sont proposées dans ce cas. Par ailleurs, les performances de la SRM, par rapport aux autres machines pour cette application, sont présentées. Le troisième chapitre est consacré à la modélisation d'un système d’entraînement du véhicule électrique utilisant une SRM. La modélisation est effectuée en utilisant le logiciel Simplorer. La machine et le convertisseur sont choisis en fonction de l'application. Deux modèles de la machine sont proposés: un modèle en régime permanent basé sur le modèle linéaire de l'inductance, et un modèle en régime dynamique. Ces modèles nous permettront de simuler le fonctionnement en régime permanent pour les faibles vitesses, et pour les grandes vitesses de fonctionnement, ainsi que le démarrage de la machine. Un modèle analytique est aussi proposé afin de comparer les résultats de simulation avec ceux obtenus par le modèle Simplorer. Dans le quatrième chapitre, une analyse des performances du système d’entraînement est effectuée. Les performances à faibles et grandes vitesses de fonctionnement sont analysées en premier lieu. Ensuite, les influences de la bande d’hystérésis et de l’angle d’extinction sur le couple électromagnétique et la puissance sont étudiées, afin de déterminer les valeurs appropriées pour les meilleures performances. Le dernier chapitre est consacré à la commande de la SRM. Dans cette application, nous nous intéressons particulièrement à la commande du couple et de la vitesse de la SRM. Pour la commande du couple, nous adoptons une technique de commande avec minimisation des ondulations. En ce qui concerne la commande de la vitesse, nous proposons une commande classique utilisant un régulateur Proportionnel et Intégral (PI).