Commande numérique des machines synchrones

Si l’on admet que la commande de l’onduleur est réalisée de façon efficace (voir dans ce traité les articles Commande numérique. Systèmes triphasés : régime permanent [D 3 642] et Commande numérique. Régimes intermédiaires et transitoires [D 3 643]), la commande des machines électriques à courant alternatif se déduit largement de leurs propriétés telles qu’on les observe sur leurs équations. L’étape de la modélisation en vue de la commande de ces machines est donc cruciale, puisque en fait les commandes sont des « modèles inverses » déduits des « modèles directs ». Nous nous appuyons ici sur les outils mathématiques présentés au début des articles que nous venons de citer (matrices de Clarke, Concordia, Park, transformations de Concordia ). Nous ne reprendrons pas ici les questions étudiées dans les premiers articles (effet de la discrétisation, commande des onduleurs ) qui interviennent évidemment. Nous insisterons surtout sur ce qui est propre aux machines à courants alternatifs triphasés. Dans le cas de la machine synchrone, nous détaillerons les deux types principaux de stratégies de commande :

• dans le repère statorique (stratégie dite aussi : dans le référentiel « a-b-c »), que l’on peut déduire des équations initiales de la machine (« non transformées ») ;

• dans le repère rotorique (stratégie dite aussi : dans le référentiel « d-q »), qui se déduisent naturellement des équations transformées au sens de Park.

Nous dégagerons pour chacune, les intérêts, et les limites, de ces stratégies. Nous montrerons aussi la possibilité d’une stratégie « mixte ».

Nous verrons aussi qu’une bonne modélisation permet d’améliorer les commandes en complétant les régulations classiques (type proportionnel-intégral ) par des termes de « compensation » qui permettent de « découpler les axes d et q », l’axe d étant dédié au réglage du flux et l’axe q étant dédié au réglage du couple.

Cette approche favorise principalement les machines dont le champ possède une distribution sinusoïdale, alimentées par des onduleurs de tension. Nous considérerons, cependant, le cas des machines à « distribution trapézoïdale ».

Au total, on définit différents types d’algorithmes. Certains sont assez courts, d’autres plutôt longs et le choix de l’algorithme se fait au terme d’un compromis que le concepteur doit effectuer entre les performances désirées et le coût de l’implantation.