Département d'Electrotechnique

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    Commande optimale appliquée à un entraînement à base du moteur synchrone à réluctance variable
    (Université Mouloud Mammeri, 2008-07-16) Habani, Nassima
    En se basant sur les études comparatives effectuées dans la littérature entre la machine asynchrone, la machine synchrone à aimants permanents et la machine synchrone à réluctance variable, notre choix s’est porté sur l’utilisation de cette dernière. En effet, la machine synchrone à réluctance variable, présente, intrinsèquement des avantages indéniables tels que la robustesse du rotor qui est de construction assez simple, et surtout un encombrement réduit, puisqu’il ne nécessite pas d’alimentation. La commande de ce type de machines et leur alimentation demeureront pendant très longtemps problématiques, mais actuellement, avec le développement technologique récent de l’électronique de puissance, l’émergence des stratégies de commande modernes et l’apparition de nouvelles techniques de contrôle, ces dernières sont devenues de véritables concurrentes dans de nombreuses applications, tels que la traction électrique et la robotique. Cependant, malgré les avancées technologiques liées à leur utilisation, de nombreuses faiblesses restent encore à combler pour pallier aux nouvelles contraintes imposées aux entraînements électriques, telles que l’optimisation de l’énergie consommée et le fonctionnement avec un rendement optimal. Pour cela, plusieurs variantes d’investigations ont été proposées dans la littérature et mises en œuvre dans le domaine pratique, afin de permettre à la motorisation à base de la machine synchrone à réluctance variable de devenir un actionneur d’entraînement par excellence. Ainsi, deux axes se sont dégagés pour améliorer ses performances, le premier consiste en la recherche d’une structure de construction optimale afin d’obtenir une machine avec un rendement optimal, en agissant particulièrement sur le rapport de saillance qui est l’un des paramètres importants déterminant les performances intrinsèques de la machine, et le second est lié à l’investigation dans le sens de développer des stratégies de commandes dans le même but, qui est de faire fonctionner la machine avec des conditions optimales liées à l’utilisation de l’énergie et à la qualité de ’entraînement. Ce dernier point, était le pivot de notre travail où nous avons essayé d’appliquer un outil de commande puissant afin de trouver une meilleure structure de contrôle qui est la commande optimale du MSRV répondant aux critères d’optimalité au sens large du terme. Pour déterminer les lois de commande, les régulateurs PI sont classiquement les plus utilisés, en assurant des performances assez acceptables en dépit de leur simplicité de mise en œuvre. Toutefois, pour un entraînement à haute performances, ils souffrent de deux problèmes majeurs que sont : la difficulté de réglage et la prise en charge des contraintes imposées au système à commander, ce qui nous a conduit à utiliser un autre type de réglage dans l’espace d’état, qui est le réglage d’un PI optimal, dont l’idée de base est de ramener la synthèse du correcteur PI classique à une structure de commande optimale identique permettant de trouver la valeur optimale des paramètres du régulateur dont la structure est fixée, en transférant ses actions au problème Linéaire Quadratique Régulateur (LQR). La loi de commande optimale en boucle fermée ainsi obtenue, est exprimée comme celle de la commande classique. Cette loi étant établie pour assurer de bonnes performances dynamiques en utilisant le contrôle vectoriel. Pour faire fonctionner le moteur à couple maximal, nous avons proposé la commande Linéaire Quadratique Modifiée (LQM), cette dernière nous permettra d’assurer la poursuite de trajectoire et d’éliminer les erreurs au régime permanent, puisque la technique de commande à couple maximal impose le suivi des courants direct et en quadrature. Les deux stratégies de commande (contrôle vectoriel et la commande à couple maximal) ont fait l’objet d’une comparaison dont le résultat est que cette dernière apporte un gain en courant non négligeable proportionnel au couple de charge. Ensuite, afin de tenir compte des contraintes imposées au système nous avons adopté la stratégie de limitation Anti-Windup permettant de corriger l’action intégrale qui entraîne des dépassements gênants sur la sortie du système, et donc une dégradation des performances dynamiques de ce dernier. Enfin, pour se rapprocher plus de la réalité pratique, nous avons tester en simulation, la validation de la commande (LQM) appliquée pour le fonctionnement à couple maximal dans le cas idéal (repère dq), lorsque le moteur est associé à un convertisseur statique (onduleur MLI).
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    Etude des courants d'absorption et de résorption dans du papier d'isolation.
    (Université Mouloud Mammeri, 2009) Djoudi, Hakim
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    Modélisation et simulation d’un filtre actif multiniveaux
    (Université Mouloud Mammeri, 2009-04-12) Kebiri, Samia
    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l’étude et la simulation d’un filtre actif parallèle multiniveaux, pour se faire nous l’avons partagé en trois chapitres. Avant d’aller au coeur de notre objectif, au premier chapitre nous avons présenté les différentes sources de pollution des réseaux électriques, leurs conséquences sur le réseau et l’ensemble du matériel électrique ainsi que les différentes méthodes de dépollution proposées dans la littérature. Les normes et recommandations données par les différents organismes que nous avons présentées dans ce chapitre nous ont aussi servi comme référence sur la fiabilité des résultats que nous avons obtenus lors des simulations. Nous avons consacré le deuxième chapitre à l’étude du filtre actif parallèle deux niveaux, pour se faire nous l’avons partagé en deux parties : la partie puissance dans laquelle nous avons présenté les différents organes qui constituent le filtre actif parallèle et leurs rôles, et la partie commande qui consiste d’abord en l’identification des harmoniques générés par la charge non linéaire. Ce qui nous a mené à développer deux méthodes d’identification des courants perturbateurs (la méthode des puissances instantanées et la méthode de la détection synchrone). Nous sommes ensuite passés à la régulation de la tension continue du fait que nous avons utilisé une source de tension flottante, pour cela nous avons utilisé un régulateur proportionnel intégral PI. A la fin, nous avons présenté et appliqué deux types de commande de l’onduleur (la commande par hystérésis et la commande par MLI), nous avons vu que la commande de l’onduleur par MLI nécessite aussi l’introduction.
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    Implémentation de la commande véctorielle à flux orienté de la machine asynchrone avec observation du flux
    (Université Mouloud Mammeri, 2009-12-20) Bechouche, Ali
    Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l’implémentation de la commande vectorielle à flux orienté de la machine asynchrone avec observation du flux. nous avons commencé par aborder la modélisation de la machine asynchrone en vue de sa commande et de l’observation de ses états internes. Nous avons exposé dans le détaille les problèmes d’observabilité auxquels la machine asynchrone est confrontée. Nous avons vu que dans le cas où l’information sur la vitesse mécanique est disponible, la machine asynchrone est localement observable. Dans le cas où la mesure de la vitesse n’est pas disponible, l’observabilité de la machine ne peut être établie en examinant seulement les mesures et leurs dérivées d’ordres premiers. Nous avons approfondi l’étude en essayant de savoir si l’on pouvait retrouver l’observabilité de la machine au moyen des mesures et de leurs dérivées d’ordre seconde. Le résultat obtenu a montré que les dérivées d’ordre second des mesures de la machine n’apportent aucune information sur l’observabilité de la machine. La machine asynchrone est inobservable lorsqu’elle fonctionne à très basse vitesse en particulier lorsque la vitesse de la machine est constante et la pulsation statorique est nulle. Puis, à partir du modèle linéarisé de la machine asynchrone autour d’un point d’équilibre, nous avons montré que l’observabilité de la machine sans mesure de vitesse mécanique est perdue dans une zone d’instabilité que nous avons mise en évidence. Sans être totalement nouvelle, cette analyse dans le plan couple – vitesse met en lumière d’une manière très simple les zones d’instabilité de la machine asynchrone. Après, nous avons proposé la construction d’un observateur d’états linéaire pour le modèle linéarisé de la machine asynchrone autour d’un point d’équilibre. L’observateur linéaire synthétisé a été insérer dans la boucle de commande vectorielle de la machine asynchrone puis validé par simulation numérique. Ensuite, un observateur non linéaire de type grand gain a été utilisée pour la reconstruction du flux rotorique de la machine asynchrone. Après avoir abordé les différentes étapes de synthèse de commande vectorielle à flux orienté de la machine asynchrone, nous avons pu valider par simulation numérique l’observateur non linéaire de flux associé à la commande vectorielle, ce qui nous à permis d’envisager une implantation sur un banc expérimental disponible au laboratoire. 109 enfin, nous avons testé et validé expérimentalement cette loi de commande associée à l’observateur avec mesure de vitesse mécanique. Les résultats obtenus avec des tests de robustesse vis-à-vis de la variation de la valeur de la constante de temps rotorique ont montré la qualité de la commande vectorielle à flux orienté associée à l’observateur de flux. Comme perspectives, nous pouvons citer quelques points qui peuvent faire l’objet d’un travail futur : Validation expérimentale de la commande vectorielle associée à l’observateur linéaire proposé de la machine asynchrone. La suppression du capteur de vitesse est une nécessité industrielle qui s’impose aujourd’hui d’où le besoin de concevoir des observateurs capables de fournir une estimation de la vitesse mécanique.
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    Modélisation thermique par élements finis d'un moteur asynchrone à cage
    (Université Mouloud Mammeri, 2010) Daffeur, Nouara
    Nous avons présenté dans ce travail la modélisation thermique en régime permanent et transitoire d’une machine asynchrone à cage de petite puissance. A base de la méthode des éléments finis, nous avons essayé d’apporter une solution au dilemme précision-temps de calcul. Dans un premier temps nous avons développé un modèle numérique par éléments fini, dédié à l’étude du comportement thermique en régime permanent d’une machine asynchrone triphasée auto ventilée, de puissance 2,2 kW. Puis nous avons construit en utilisant la même méthode, un modèle numérique pour l’étude du comportement thermique en régime transitoire. Ce modèle est basé sur la méthode pas à pas dans le temps, et pour sa résolution nous avons utilisé la méthode d’Euler implicite. Les résultats de simulation obtenus comparés aux résultats expérimentaux déjà effectués dans d’autres travaux sur la même machine, sont globalement satisfaisants. Les tests effectués par simulation numérique ont montré l’influence notable du mode de répartition des pertes fer statoriques sur les températures des différents points, ainsi que la sensibilité des modèles construits par rapport à la variation de ces pertes. Nous nous sommes enfin penchés sur l’aspect réduction du temps de calcul (la méthode pas à pas est connue par sa gourmandise en temps de calcul), et la méthode de renumérotation des nœuds a été d’un grand apport, puisque elle a permis de réduire le temps de calcul de façon considérable.
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    Etude d'une machine synchrone avec la méthode des éléments finis
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-05-31) Saraoui, Rachida
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    Développement d'un outil numérique destiné à l'étude des performances dynamiques d'un entrainement électrique : Application aux ascenseurs
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-06-10) Zidane, Taous
    Notre travail consiste en une élaboration d’un modèle de contrôle de performances dynamiques d’un entraînement électrique sous environnement Matlab/Simulink. L’application de cette étude concerne l’ascenseur entraîné par un moteur asynchrone à cage alimenté par un variateur de fréquence. L’avènement de l’électronique de puissance et le grand nombre de convertisseurs développés récemment permettent le choix d’une association optimale d’un moteur à courant alternatif et d’un onduleur de tension ou de courant. Après une détermination des paramètres électriques, magnétiques et mécaniques de l’entraînement électrique, un modèle du moteur alimenté par un variateur de fréquence (onduleur de tension triphasé), a été élaboré. En suite, nous nous sommes intéressés à la commande de l’ensemble de l’entraînement. Sur le plan mécanique, nous avons intégrés quelques éléments importants tels que : o les moments d’inertie de différents éléments en rotation ; o le rayon d’entraînement électrique ; o l’accélération désirée du mouvement de la cabine ; o le poids de la cabine ; o la pulsation cyclique du mouvement (oscillations mécaniques de vitesse). Ces éléments nous ont permit d’étudier le système mécanique de l’entraînement réduit à deux masses, à travers lequel nous avons obtenu la vitesse synchrone de la machine pilotée, à partir d’une commande dite « S-Dispositifs de changement de cadence (S-type) ». Cette dernière tient compte de l’élasticité du manchon d’accord, reliant le mécanisme de l’entraînement électrique au moteur asynchrone. Par ailleurs, sur le plan électrique, nous avons opté pour une commande basée sur un contrôle scalaire suivant deux approches : o Contrôle E/f constant avec une boucle retour en force électromotrice ; o Contrôle V/f constant avec une boucle retour du signal de vitesse. Pour les deux approches de contrôle, les essais sont effectués pour un démarrage à vide et un démarrage avec une charge constante.
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    Evaluation des propriétés physiques des matériaux composites par une technique d'homogénéisation
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-07-08) Yousfi, Ghania
    Le travail réalisé dans le cadre de ce mémoire consiste en l’évaluation de propriétés physiques de matériaux conducteur et magnétique non homogènes à structures stratifiées. Un programme de calcul par éléments finis a été mis en œuvre sous environnement Matlab en exploitant les fonctions de pdetool pour la résolution des équations électromagnétiques en hypothèses bidimensionnelles harmoniques. Le calcul d’optimisation utilise une méthode d’homogénéisation basée sur la technique du problème inverse. Le programme de calcul par éléments finis intégrant la méthode du problème inverse a été appliqué à l’étude du comportement d’un matériau stratifié constitué de couches conductrices et isolantes puis de couches ferromagnétiques et isolantes. La confrontation effectuée en considérant les résultats fournis par le modèle stratifié et ceux obtenus à partir du modèle homogénéisé permet de mettre en évidence une bonne concordance des résultats. Ceci conduit à la considération d’une application représentant un empilage de tôles ferromagnétiques utilisé dans les machines électriques et la perméabilité magnétique homogène a été identifié. L’évolution de la perméabilité magnétique en fonction du champ d’excitation a été déterminée en procédant à la résolution du problème complet pour plusieurs points de fonctionnement du circuit magnétique. Ce résultat nous permet de prédéterminer le point de fonctionnement optimal du système.
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    Effet de l'humidité sur la tenue diélectrique du polyamide imide
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-07-11) Kerkarine, Fatima
    ce travail consiste à étudier l’influence de l’humidité sur la tension de claquage du polyamide imide utilisé comme isolant dans les machines électriques. Des expériences ont été réalisées sur des échantillons de fil émaillé isolés au polyamide imide vieillis à 55° C et sous une humidité de 93 %.Une étude statique des valeurs de la tension de claquage a été faite en utilisant le modèle de Weibull.
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    Diagnostic des machines électriques par l'analyse et la surveillance des isolants statoriques
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-07-14) Radja, Nadia
    Le travail porte sur le diagnostic des isolations des machines électriques à travers l’analyse et la surveillance des paramètres résistance (R), inductances (L) et capacité (C) relatifs aux systèmes multiconducteurs-isolants-encoches. Les matrices résistance et inductance sont obtenues par la résolution du modèle couplé magnétique-densité de courant. La matrice capacité est obtenue en résolvant l’équation électrostatique couplée soit aux charges fictives soit aux potentiels flottants. Les formulations éléments finis des modèles sont implémentées sous environnement Matlab. La caractérisation de l’état de santé des isolations est d’abord conduite par l’analyse quantitatives des matrices (R) ,(L) et( C) ; ensuite par la mise en œuvre sous PSPICE d’un schéma équivalent permettant l’analyse de la réponse du système multiconducteur a un échelon de tension aussi bien en régime sain qu’en régime de dégradation des isolants.
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    Etude et modélisation de l'entrainement électrique d'un système éolien à base de la machine synchrone à aimants permanents
    (Université Mouloud Mammeri, 2010-12-12) Arab, Naima
    Le travail se consacre pour l’étude théorique de l’énergie éolienne, puis l’étude de la structure de son entrainement (partie mécanique et électrique), la modélisation de système éolien à base de la machine synchrone à aimants permanents et aussi de concevoir une stratégie de commande permettant de maximiser le rendement aérodynamique, de contrôler la puissance transmise au réseau et de maintenir la tension de bus continu constante.
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    Conception d'un controleur d'étage de puissance par FPGA
    (Université Mouloud Mammeri, 2011) Chibah, Arezki
    Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire ont porté sur la réalisation d’un circuit de commande MLI adapté à la commande sans capteur par injection d’un signal à haute fréquence de la MSAP et son implantation sur un FPGA (Field Programmable Gate Array). Dans ce contexte, ce travail est scindé en 4 chapitres principaux : Le premier chapitre est divisé en trois parties : La première est consacrée à des généralités sur les circuits logiques programmables où on s’est intéressé plus particulièrement au FPGA, la seconde comprend la présentation détaillée du langage VHDL et la troisième un aperçu sur le logiciel de développement ISE. Le deuxième a porté sur les différentes stratégies MLI destinées à la commande des onduleurs de tension où on s’est intéressé plus précisément à la MLI sinusoïdale et à la MLI vectorielle. Le troisième a abordé l’analyse du besoin d’une commande MLI adaptée à la commande sans capteur de la MSAP. Enfin, dans le dernier chapitre on s’est étalé sur la réalisation et l’implémentation sur un FPGA du circuit MLI de la commande sans capteur avec injection d’un signal à haute fréquence.