Commande des machines électriques

Formation ECAM LaSalle Ingénieur Arts & Métiers

Données Générales
Programme Académique	Formation ECAM LaSalle Ingénieur Arts & Métiers			:
Type d'EC	Cours (LIIAem08ECoMachElec)
Cours : 8h00 TD : 4h00 TP : 4h00 Durée totale : 31h00	Statut : Obligatoire	Période : SEMESTRE ACADEMIQUE	Langue d'enseignement : Français

Acquis d'apprentissage
1- Reconnaitre et identifier les composants de base de l'électronique de puissance (Diode, Thyristor, MOSFET, IGBT) et leur mode de fonctionnement et de commande pour prévoir dans quelles applications on va les utiliser. 2- Identifier les circuits électriques et les fonctions de base des convertisseurs de puissance : Hacheurs (Buck, Boost, Buck-Boost), Redresseurs et Onduleurs monophasés et triphasés. Expliquer la méthode de la modulation par largeur d'impulsion (MLI) 3- Expliquer la commande des machines à courant continu (type de réseau, quadrants de fonctionnement, boucles de régulation) 4- Expliquer la commande scalaire sur les machines synchrones et asynchrones via un variateur de fréquence. 5- Évaluer les limites de la commande scalaire par une ouverture sur la commande vectorielle. 6- Concevoir un diagramme fonctionnel des différents blocs électriques d'une installation électromécanique complète du réseau au moteur incluant le pilotage.

Acquis d'apprentissage

1- Reconnaitre et identifier les composants de base de l'électronique de puissance (Diode, Thyristor, MOSFET, IGBT) et leur mode de fonctionnement et de commande pour prévoir dans quelles applications on va les utiliser.
2- Identifier les circuits électriques et les fonctions de base des convertisseurs de puissance : Hacheurs (Buck, Boost, Buck-Boost), Redresseurs et Onduleurs monophasés et triphasés. Expliquer la méthode de la modulation par largeur d'impulsion (MLI)
3- Expliquer la commande des machines à courant continu (type de réseau, quadrants de fonctionnement, boucles de régulation)
4- Expliquer la commande scalaire sur les machines synchrones et asynchrones via un variateur de fréquence.
5- Évaluer les limites de la commande scalaire par une ouverture sur la commande vectorielle.
6- Concevoir un diagramme fonctionnel des différents blocs électriques d'une installation électromécanique complète du réseau au moteur incluant le pilotage.

Contenu
Cours magistraux : - Cours 1 : Présentation des phénomènes physiques en jeu dans les semi-conducteurs (jonction PN et effet MOS). Description des composants de base de l'électronique de puissance (Diode, Thyristor, MOSFET, IGBT). Etude des circuits de bases de l'électronique de puissance : Hacheurs (Buck, Boost, Buck-Boost), Redresseurs et Onduleurs monophasés et triphasés. Présentation de la méthode par largeur d'impulsion via une analogie visuelle. Cours 2 : Rappel des modèles de la machine à courant continu et de ses caractéristiques (Couple-courant et Vitesse-tension). Présentation des convertisseurs de puissance en fonction du type de réseau (hacheurs depuis du continu et redresseurs depuis de l'alternatif) et du quadrant de fonctionnement (bidirectionnalité du convertisseur en tension et/ou en courant). - Cours 3 : Rappels sur la machine asynchrone. Présentation des deux types de commandes permises par un variateur de fréquence (scalaire et vectorielle). Démonstration du maintien des performances de la machine à vitesse variable dans les deux modes avec explications des limites à hautes et très basses fréquences. Travaux dirigés : - Étude complète d'une machine synchrone autopilotée par un onduleur à thyristor - Étude complète d'une machine asynchrone pilotée en commande scalaire - Dimensionnement d'une installation autonome en électricité contenant un groupe électrogène (Génératrice synchrone) et des panneaux photovoltaïques.

Contenu

Cours magistraux :
- Cours 1 : Présentation des phénomènes physiques en jeu dans les semi-conducteurs (jonction PN et effet MOS). Description des composants de base de l'électronique de puissance (Diode, Thyristor, MOSFET, IGBT). Etude des circuits de bases de l'électronique de puissance : Hacheurs (Buck, Boost, Buck-Boost), Redresseurs et Onduleurs monophasés et triphasés. Présentation de la méthode par largeur d'impulsion via une analogie visuelle.
Cours 2 : Rappel des modèles de la machine à courant continu et de ses caractéristiques (Couple-courant et Vitesse-tension). Présentation des convertisseurs de puissance en fonction du type de réseau (hacheurs depuis du continu et redresseurs depuis de l'alternatif) et du quadrant de fonctionnement (bidirectionnalité du convertisseur en tension et/ou en courant).
- Cours 3 : Rappels sur la machine asynchrone. Présentation des deux types de commandes permises par un variateur de fréquence (scalaire et vectorielle). Démonstration du maintien des performances de la machine à vitesse variable dans les deux modes avec explications des limites à hautes et très basses fréquences.

Travaux dirigés :
- Étude complète d'une machine synchrone autopilotée par un onduleur à thyristor
- Étude complète d'une machine asynchrone pilotée en commande scalaire
- Dimensionnement d'une installation autonome en électricité contenant un groupe électrogène (Génératrice synchrone) et des panneaux photovoltaïques.

Prérequis / corequis
Pré-requis : - Machines électriques (S5)

Bibliographie
ressources recommandées : Perret, R. (2013). Power Electronics Semiconductor Devices. John Wiley & Sons. B. Allard, F. Costa, F. Mazaleyrat, A.Miraoui, J-C Vannier, Convertisseurs électriques et applications, TI. Grellet, G., & Clerc, G. (1996). Actionneurs électriques. Eyrolles.

Évaluation(s)
N°	Nature	Coefficient	Objectifs
1	- Vérifier les connaissances sur les machines électriques tournantes et leurs convertisseurs associés. - Vérifier les compétences de mise en place d'une commande scalaire sur une machine asynchrone. - Vérifier la capacité des étudiants à produire un schéma de principe d'une installation complète du réseau à la machine en incluant l'électronique de puissance.	2	Tous
2	Relever et analyser les caractéristiques principales des machines tournantes et des variateurs de vitesse associés Travail sur bancs d'essais avec des variateurs de vitesse pour moteurs asynchrones.	1	1 2 4 5