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Commande prédictive des machines électriques tournantesArticle de référence | Réf : D2902 v1
Auteur(s) : Mohamed Wissem NAOUAR, Éric MONMASSON, Ilhem SLAMA-BELKHODJA, Ahmad Ammar NAASSANI
Date de publication : 10 nov. 2008
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L'objectif de ce dossier a été d'analyser et de mettre en évidence la contribution et l'apport des FPGA dans la commande des machines électriques. Pour ce faire, plusieurs contrôles de courant pour machine synchrone ont été implantés sur cible FPGA. Afin de réduire la complexité de l'utilisation des solutions FPGA, une approche méthodique et moins intuitive a été utilisée. Cette approche est basée sur une méthodologie de développement appropriée qui permet de répondre aux différentes contraintes de conception architecturales des algorithmes de commande.
Les techniques de contrôle de courant étudiées dans ce travail sont le contrôle ON/OFF et le contrôle par régulateurs PI. Le mode de fonctionnement, caractérisant l'architecture implantée de chacune de ces techniques, a été présenté et analysé.
La première technique de contrôle de courant est celle basée sur les stratégies de contrôle ON/OFF. Ces stratégies ont été classées en deux catégories :
les stratégies de contrôle ON/OFF à fréquence de commutation variable ;
les stratégies de contrôle ON/OFF à fréquence de commutation limitée.
La première catégorie est basée sur l'utilisation de correcteurs à hystérésis. La stratégie de contrôle ON/OFF étudiée est la stratégie de contrôle par hystérésis à régulateurs indépendants. L'utilisation d'une cible FPGA pour l'implantation de ce type de technique de contrôle de courant a permis d'avoir un temps d'exécution réduit à quelques microsecondes avec une période d'échantillonnage uniquement égale au temps de conversion analogique numérique. Avec un tel mode de fonctionnement, le dépassement de bande des correcteurs à hystérésis est corrigé quasi-instantanément, ce qui a permis de reproduire un fonctionnement quasiment analogique des stratégies de contrôle ON/OFF à fréquence de commutation variable. Le vecteur erreur courant est maintenu à l'intérieur du contour limite imposé par les bandes des correcteurs à hystérésis.
Les stratégies de contrôle ON/OFF à fréquence de commutation limitée sont basées sur la technique nommée modulation...
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CONVERSION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
(1) - BEN AMMAR (F.) - Machines asynchrones à contrôle vectoriel de flux. - [D 3 563], Convertisseurs et machines électriques, août 2002.
(2) - LOUIS (J.-P.), BERGMANN (C.) - Commande numérique. Régimes intermédiaires et transitoires. - [D 3 643], Convertisseurs et machines électriques, fév. 1997.
(3) - LOUIS (J.-P.), BERGMANN (C.) - Commande numérique des machines. Évolution des commandes. - [D 3 640], Convertisseurs et machines électriques, déc. 1995.
(4) - LOUIS (J.-P.) - Commande numérique des machines synchrones. - [D 3 644], Convertisseurs et machines électriques, mai 1999.
MONMASSON (E.) - CHAPUIS (Y.A.) - Contributions of FPGA's to the control of Electricals systems, a Review. - IEEE Ind. Electron. Society Newsletter, vol. 49, no 4, p. 8-15, déc. 2002.
MONMASSON (E.) - CIRSTEA (M.) - FPGA Design Methodology for Industrial Control Systems – A Review. - IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no 4, p. 1824-1842, août 2007.
CHAPUIS (Y.A.) - BLONDE (J.P.) - BRAUN (F.) - FPGA Implementation by Modular Design Reuse Mode to Optimize Hardware Architecture and Performance of AC Motor Controller Algorithm. - In Proc. EPE-PEMC Conf., CD-ROM, sept. 2004.
RIESGO - TORROJA (Y.) - DE LA TORRE (E.) - Design methodologies based on hardware description languages. - IEEE. Trans. Ind. Electron., vol. 46, no 1, p. 3-12, fév. 1999.
CIRSTEA (M.) - Electronic Systems Integrated Modelling and Optimised Digital Controller Prototyping – a Novel (HDL) Approach. - IEEE Ind. Electron. Society Newsletter, vol. 52, no 3, p. 11-13, sept. 2005.
MENARD (D.) - SENTIEYS (O.) - Automatic Evaluation of the Accuracy of Fixed-point Algorithms. - IEEE/ACM Conf. Proc. on Design, Automation and Test in Europe, CD-ROM (2002).
ZHENGWEI (F.) - CARLETTA (J.E.) - VEILLETTE (R.J.) - A methodology for FPGA-based control implementation. - IEEE Trans. Control Systems Technology, vol. 13, no 6, p. 977-987, nov. 2005.
SLAMA-BELKHODJA (I.) - Entraînements Électriques à vitesse variable. - Polycopié de cours, édition, mai 2003.
BEN AMMAR (F.) - Machines asynchrones à contrôle vectoriel du flux. - Éditions techniques de l'ingénieur [D 3 563], août 2002.
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