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1
ITEEM 2eme année
TRAVAUX PRATIQUES
Modélisation, Simulation et Commande
des processus électriques
2
Instruction pour les TP
Le sujet du TP est à lire avant la séance. Les questions non encadrées
seront à préparer avant la séance.
Il est fortement conseillé de relire les cours d’EQUI1.
Les questions encadrées correspondent à la partie manipulation, réalisée sur place.
Rédigez votre compte rendu sous Word dans votre ordinateur avec un nom sous la
forme :
NOM_Prénom_TableNuméro_Group.doc
Transférez le fichier de compte rendu et de simulation sur la clé USB de l’enseignant à
la fin de TP.
Appuyez sur la touche ‘Impr écran’ pour acquérir l’image de votre schéma de
simulation, résultat de votre simulation ou n’importe quelle chose que vous voulez illustrer, et
puis collez le dans le document de Word en ajoutant l’explication.
3
TP No1 : Modélisation d’un système de production électrique
à base de panneaux photovoltaïques
Afin d’adapter la forme sous laquelle est générée l’énergie à une forme adéquate pour les
charges électriques (sinusoïdale de fréquence 50Hz), des convertisseurs électroniques de
puissance sont très souvent utilisés. Dans la topologie utilisée pour la connexion de panneaux
photovoltaïques, la tension udc est maintenue constante à 12V un filtre est utilisé afin
d’éliminer les fréquences harmoniques indésirables générés par les convertisseurs
électroniques de puissance. On prendra une charge de 5 Ω. Le filtre a les paramètres suivants:
R=0,2Ω, L=5mH et la charge =5 Ω.
R
im res impv
C udc
Panneaux
solaires
ipv
Cpv
Rpv,Lpv
upv
Hacheur Onduleur
ucharge
L
Filtre
ve
I) Etude temporelle du filtre
Pour étudier le filtre, on considère que la tension modulée de l’interface réseau est équivalente
à une tension imposée ve.
On remplace la charge par un fil et on applique un échelon d’amplitude E=12V pour ve, en
fermant à t=0s l’interrupteur K (figure 2).
i L R
ve E=12V
K
Figure 2 : Schéma électrique pour l’étude temporelle
1) Dessinez ve(t).
2) Déterminez le GIC du modèle de ce filtre
4
3) A partir du GIC, montrez que l’équation différentielle (équation d’état) entre le courant et
la tension ve s’exprime sous la forme générale : ( ) ( ) ( )tVe.Gti
dt
tdi. = + τ .
En comparant les équations, déterminez l’expression de τ et de G en fonction de L et R .
4) Calcul de la solution de cette équation différentielle.
a) En posant l’équation homogène ( sans second membre (ve=0) ), montrez que sa
résolution conduit ( ) ( ) .e
-t
τλ tti =
b) Solution particulière
En remplaçant la solution sans second membre dans l’équation différentielle montrez que
( ) τ-t
.e ' + . t kEGi = ou 'k est une constante à déterminer.
c) En prenant en compte la condition initiale i(t=0)=0, déterminez 'k , en déduire
l’expression de i(t).
5) Déterminer la valeur de ce courant lorsque t tend vers l’infini.
6) Calculez i(τ) et ( ))( ∞→ti
i τ )
7) Calculez i(3τ) et ( ))(
3
∞→ti
i τ
8) A partir de votre GIC et en appliquant la transformé de Laplace, déterminez la
représentation par schéma bloc correspondante.
Intégrez ce modèle sous Simulink en vous aidant de l’annexe.
Paramétrez cette simulation en utilisant la méthode de calcul « Fixed-step » et « ode4 (Runge-
Kutta) », une durée de simulation 2 secondes et un pas de simulation 0,001 seconde (figure
7de l’annexe).
En utilisant un générateur d’échelon pour ve sous Simulink, relevez la forme d’onde de i(t) en
utilisant un oscilloscope (dans la bibliothèque Sinks de Simulink, fig.2 de l’annexe)..
Mesurez l’amplitude de i(t) pour t= τ , t=3τ et )( ∞→ti sur la forme d’onde. Comparez avec
le calcul théorique. Conclusion
8) On considère un autre filtre passe bas pour lequel R’ et L’ sont inconnus. Pour identifier ce
filtre, on a appliqué le même échelon de tension de ve. A partir du relevé de l’évolution
temporelle du courant de la figure 3, déterminer la valeur de la résistance R’ et de
l’inductantce L’ en utilisant les connaissances précédentes.
5
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20
10
20
30
40
50
60
70
t (s)
i (A
)
Figure 3. Evolution temporelle mesurée de i(A) en fonction du temps t(s)
Testez les valeurs L’ et R’. Comparez la réponse temporelle simulée et mesurée.
Conclusion
II) Etude fréquentielle du filtre
1) On considère toujours vs=0, R=0,2Ω et L=5mH. On souhaite étudier le comportement de ce
filtre en fonction de la fréquence de la tension sinusoïdale ve(t) de valeur crête 350V, issue
d’un convertisseur électronique de puissance.
a) En utilisant les impédances complexes (encore appelées impédances harmoniques),
déterminez l’expression de I(jω) en fonction de Ve(jω)
b) Comment se comporte le module théorique et la phase théorique du gain de ce filtre,
défini par :
I(jω) / Ve(jω) lorsque ω ->0, lorsque ω -> infini.
c) Même question pour τ
ω*100
1= , τ
ω 3= et τ
ω 1= en calculant les valeurs de ω et de
la période correspondante de la sinusoide.
Remplacez la source de tension par une source de tension sinusoïdale avec la bonne
amplitude. Pour la pulsation, on va testez les valeurs particulières du c).
Pour chaque valeur de pulsation, fixez le temps de simulation égal à dix périodes de
sinusoïdes et relevez l’amplitude de i(t) et sa phase par rapport à ve(t) par la simulation.
Comparez ces valeurs mesurées par la simulation avec les valeurs théoriques.
Quel est l’effet du filtre sur les composantes fréquentielles de la tension d’entrée ?
6
2)
Déterminez la période d’une sinusoïde de 3 000Hz comparez là à un pas temporel de
simulation de 0,001 seconde.
Relevez la tension ve(t) et le courant i(t) pour une fréquence de Ve égale à 3000 Hz.
Pour relever une fréquence si haute, est-ce que le pas de simulation à 0,001 seconde est
suffisant ? Si non, proposez la solution.
Conclusion
III) Modélisation de l’onduleur monophasé
Il est conseillé d’examiner le cours en Equipement 1ere année et le cours d’électronique
(partie sur le modulateur).
1) On considère que chaque association transistor diode est équivalente à un interrupteur idéal
et que la tension du bus continu (aux bornes du condensateur) vaut 48V.
ucharge
cellule 2
i
vm
L R
cellule 1
im
udc
f11
f21
f12
f22
C
a) Quelles sont les contraintes introduites par les sources sur les états des interrupteurs ?
b) Pour chaque configuration possible des interrupteurs idéaux, indiquez la valeur de la
tension modulée et du courant modulé. Déterminez les expressions de ces grandeurs. On
rappelle qu’un convertisseur électronique de puissance fait partie de la famille des
modulateurs (comparer vos équations avec les équations correspondantes).
c) En déduire le GIC.
d) A partir de votre GIC, déterminez la représentation par schéma bloc correspondante.
2) Le macro bloc pour la commande de l’onduleur est composé par trois sous-systèmes : une
linéarisation dynamique, un générateur de connexion et un modulateur.
Proposez une réalisation de chaque sous-système.
Implantez un modulateur de largeur d’impulsion (MLI) de fréquence de modulation 4 kHz
permettant d’imposer un rapport cyclique m(t).
7
Exemple : Dispositif de commande de l’onduleur
Vérifiez le dispositif de commande du hacheur en isolant les macros blocs comme sur la
figure suivante :
Essayez respectivement trois valeurs de la tension de référence Um_ref = 0V, 24V et 48V.
Relevez la tension Um issue du hacheur, et comparez avec Um_ref. Conclusion ?
8
Annexe : Utilisation de Matlab-Simulink
1. Lancer Simulink sous Matlab. 1) Lancer Matlab
Sur la fenêtre du bureau, cliquez sur l’icône pour lancer Matlab.
2) Lancer Simulink Soit taper ‘simulink’ dans la fenêtre de Matlab, soit cliquer l’icône dans la barres
d’outils pour lancer Matlab.
Figure 1. Lancer Simulink sous Matlab
2. Fenêtre de Simulink et les blocs à base de simulation
Cliquez sur l’icône (‘Blank Model ‘) pour créer une nouvelle fenêtre de travail dans laquelle vous pourrez dessiner votre représentation par schéma blocks à simuler. Pour cela, il suffit de sélectionner un bloc de la bibliothèque au programme et de le glisser dans votre fenêtre de travail.
9
Figure 2. Fenêtre de Simulink
Table 1. Les blocs utilisés.
Fonctionnement Catégorie Symbole Constant [Simulink] -> [Sources]
Echelon [Simulink] -> [Sources]
Sinusoîde [Simulink] -> [Sources]
Plus (ou moins) [Simulink] -> [Math Operations]
Multiple par un constant [Simulink] -> [Math Operations]
Intégrateur [Simulink] -> [Continuous]
Miniscope [Simulink] -> [Sinks]
Multiplex des signales [Simulink] -> [Signal Routing]
Division d’un vecteur [Simulink] -> [Signal Routing]
Remarque : Il faut changer les paramètres d’un bloc (en cliquant dessus) pour l’adapter à votre besoin.
Fenêtre d’explication de bloc choisi
Le programme de simulation créé Blocs de simulation dans cette catégorie
Catégories des blocs
Entrée d’un bloc
Sortie d’un bloc
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Exemple 1: Cliquez avec le bouton droit de la souris sur l’icône ‘Sine Wave’, et puis choisissez ‘Sin paramètres…’ (ou directement double-cliquez sur cet icône) pour modifier les valeurs.
)2sin(100)sin()( tftAtv ×== πω avec f=50 Hz
Figure 3. Modification des paramètres d’un bloc
Remarque : ‘pi’ est une constante sous Simulink, elle est égale à π. Exemple 2 : w(t) = u(t) + v(t)
Exemple 3 : w(t) = u(t) - v(t)
11
Exemple 4 :
+=t
ututv0
)0()()(
Exemple 5 :
=
)(
)()(
tv
tutw
Exemple 6 :
Si
=
)(
)()(
tv
tutw , nous avons
Exemple 7 : Liaison entre les éléments : 1) Placez les éléments
2) Saisissez la sortie de l’échelon en cliquant dessus et en maintenant le bouton droit de la souris enfoncé, puis déplacez-la jusqu’à l’entrée du gain.
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3) Saisissez n’importe quel point dans la ligne en cliquant dessus et en maintenant le bouton droit de la souris enfoncé, puis déplacez-la jusqu’à l’entrée de l’opération plus.
4) les restes…
3) Lancer la simulation. Avant de lancer la simulation, il faut spécifier les paramètres de la simulation.
Sélectionnez ‘Model Configuration Parameters’ montré comme dans la figure 4 et attendre).
Figure 4. Paramètres d’une simulation
On change le type de pas d’intégration en ‘Fixed-step’, comme montré dans la figure 5.
13
Figure 5. Changer le type de pas Figure 6. Changer la méthode de calcul
Ensuite, choisissez l’algorithme d’intégration ‘ode4 (Runge-Kutta)’ comme montré dans la figure 6. Enfin, spécifiez la durée de la simulation et la précision du pas de la simulation par les valeurs désirées, comme montré dans la figure 7 pour cet exemple.
Figure 7. Changer la durée et le pas de la simulation
On peut alors lancer la simulation par l’icône dans la barre des outils, ou sélectionner ‘Simulation’->‘Start’ par le menu.
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Figure 8. Lancer un programme de simulation
4) Observation des résultats avec un oscilloscope Après la simulation, on peut observer le résultat de la simulation par oscilloscope en double-cliquant sur le symbole de l’oscilloscope. Vous pouvez considérer que l’oscilloscope réalise la transformée inverse de Laplace. On peut utiliser les outils de zoom dans la barre des outils pour changer le zoom d’un oscilloscope, à fin d’obtenir une image claire ou une valeur mesurée précise.
Figure 9. Observer le résultat de la simulation par un oscilloscope
Remarque : Parfois, l‘oscilloscope n’enregistre que 5000 points par défaut. Si on veut enregistrer plus de point que 5000, il nous faut annuler la limitation des données enregistrées par ‘Parameters’ -> ‘Data history’ -> ‘limit data points to last’, montré dans la figure 10.
Outils de zoom
15
Figure 10. Annuler la limitation des données
5) Paramétrer un générateur d’échelon, Step Sur la configuration représentée ci-dessous, le générateur génèrera un signal qui passera de 0 (Initial value) à 5 (Final value) à l’instant t=1 seconde (Step time).
6) Mesure de phase avec un oscilloscope double voie Pour visualiser plusieurs signaux sur un même oscilloscope, utilisez un bloc « Mux » dans la librairie « Signal Routing ».
Parameters
Data history
Limit data points to last
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6) A l’aide ! Pour avoir plus d’informations, sélectionnez ‘Help’ par le menu ou cliquez le bouton ‘Help’ si nécessaire.
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TP No2 : Modélisation d’un transformateur
pour un réseau électrique de distribution
Une application très répandue des transformateurs est d’adapter le niveau élevé de la tension
du réseau électrique utilisé pour le transport et la distribution de cette énergie au niveau de la
tension des appareils domestiques utilisés.
Exemple de charge :
ampoule électrique 100W 230V
Transformateur
Réseau électrique triphasé
400V
Les imperfections d’un transformateur utilisé dans un réseau électrique de moyenne tension
ont été prises en compte et représentées par le schéma électrique monophasé équivalent
suivant.
rµ Va
LT rT LS
rS ia
Ea VLT irµ
VT
Transformateur réel Récepteur,
Charge, maison
Transformateur idéal
Réseau
électrique
Le réseau électrique est considéré comme un générateur imposant la tension Va. L'inductance
cotée primaire inclut l'inductance de la self et celle du primaire du transformateur (LT = l1 +
lms). La résistance côté secondaire (rs) inclut la résistance au primaire du transformateur et
celle de la self ( rT = r1 + rms). Ls est l'inductance au secondaire du transformateur. Ce
transformateur est raccordé sous une tension de 400V (valeur efficace) de fréquence 50Hz
pour alimenter une charge sous 230V.
Les caractéristiques techniques suivantes sont données :
Rµ= 1200Ω, Résistance magnétique du transformateur
RT = 64mΩ, Résistance au primaire du transformateur
LT = 10mH, Réactance au primaire du transformateur
RS = 20mΩ, Résistance au secondaire du transformateur
LS = 0,34mH, Réactance au secondaire au transformateur
18
1)
a) Calculez le rapport de transformation théorique (m) sous l’hypothèse d’un transformateur
idéal
b) Déterminez l’expression mathématique de la tension Va(t).
2) Etude à vide (c’est-à-dire sans charge ou encore en considérant la maison déconnectée)
a) Déterminez le GIC du modèle de ce système
Il est conseillé de revoir la partie de cours sur le transformateur idéal et de bien veiller à
placer les courants et tensions.
b) Déterminez le schéma bloc équivalent
Intégrer le schéma bloc équivalent sous Simulink. Paramétrez la simulation en utilisant la
méthode de calcul « Fixed-step » comme au TP1, et proposez un pas de simulation adapté.
Relevez l’évolution temporelle de la tension de sortie, vérifiez son amplitude.
Relevez l’évolution temporelle du courant appelé au réseau électrique (courant à vide)
A partir de ces mesures, en déduire la puissance active et réactive appelée au réseau électrique
à vide (maison déconnectée). Au bout d’une année, estimer l’énergie (kW.h) correspondante.
3) Etude en charge.
On considère que la consommation de la maison peut être représentée par deux éléments R2=
25Ω, L2=40mH alimentée par la même tension (230V en principe)
a) Déterminez le GIC du modèle de ce système permettant de visualiser la tension aux bornes
de la charge (Ea)
b) Déterminez le schéma bloc équivalent
Intégrer ce modèle sous Simulink
Relevez la tension au secondaire et aux bornes de la charge
Relevez le courant dans la charge et le courant appelé au réseau électrique
Relevez la phase du courant dans la charge par rapport à la tension aux bornes de la charge
A partir de ces mesures, en déduire la puissance active et réactive consommée par la maison,
la puissance active et réactive appelée au réseau électrique.
Quel est le rendement énergétique de ce transformateur
c) Quel est le problème posé par la mise en série des deux bobines L2 et Ls (étape 1) ?
Proposez une solution dans ce cas .
4) Etude en triphasé
Réalisez la simulation permettant de visualiser Va, Vb, Vc ainsi que Ea, Eb et Ec.
19
TP No3 :
Modélisation d’une chaîne de traction d’un véhicule électrique
20
A But
On souhaite développer le modèle et la commande d’une chaîne de traction reposant sur
l’utilisation d’une machine à courant continu (MCC) à aimant permanent (inducteur) et un
réducteur de vitesse. Le couple d’entraînement est rendu variable par l’utilisation d’un
hacheur réversible relié à un ensemble de batteries (fig.1).
U m B
i m
Ω
Ω réducteur
i s
moteur
F résistant
Rr
N
C moteur
C
réducteur
C
roue
Fig. 1 :
Ce système de traction se décompose en (fig. 2) :
_ une batterie délivrant une tension B de 48V
_ un hacheur modulant une tension Um appliquée aux bornes de la MCC et modulant
également le courant issu du circuit d’induit de la machine (i) en un courant im.
_ une machine à courant continu délivrant un couple de forces moteur (Cmoteur) ainsi qu’une
force électromotrice (e).
_ la masse totale ramenée sur l’arbre du moteur, ce dernier tournant à la vitesse (Ωmoteur) et
recevant un couple résistant (Cr_moteur)
_ un réducteur permet d’obtenir une vitesse réduite (Ωréducteur), il transmet au moteur, en le
transformant, le couple résistant apparaissant au niveau des roues (Cr_roue).
_ une roue dont la vitesse angulaire périphérique est notée Ωroue et transforme la force de
réaction de la chaussée (Cr_route) en un couple résistant.
B Modélisation du véhicule
Pour établir le modèle du véhicule, on considère chaque élément de façon séparée (figure 2).
Il conviendra de valider à chaque étape que le modèle de chaque élément avant de
l’assembler. La figure 3 donne une vue du modèle correspondant implanté sous Simulink.
21
Um
MCC
Cmoteur
Ωmoteur i
Inertie
Créducteur Frésistant
Réducteur
Croue
Roue
Vroue
Route Batteries
B
im
Hacheur
f11,f12
Ωréducteur Ωmoteur
Fig. 2 :
Fig. 3 : Implantation sous Simulink
22
1 Modèle de la machine à courant continu
1.1) Déterminez l'ensemble des relations nécessaire à la modélisation du circuit d’induit de la
machine.
Um
i
R, L
e
Figure 4 :
1.2) Déterminez la représentation sous forme de schémas bloc du modèle du circuit d’induit
de la machine. Donnez un exemple d’implantation sous Simulink.
1.3) Compléter le modèle de la machine en faisant apparaître les conversions
électromécaniques (k=1,2 S.I.).
Implantez l’ensemble des équations sous Simulink et créez un macro bloc comme représenté
à la figure 3. Vous pouvez vous aidez des fichiers de simulation précédemment développés
lors du TP No1.
1.4) Pour identifier la machine, on a appliqué un échelon de tension de faible amplitude
(1,5v), de manière à ce que le rotor ne tourne pas et on a relevé l’évolution temporelle du
courant (figure 5).
Dans les mêmes conditions de cet essai, déterminez l’expression théorique du courant. Vous
pouvez vous aider de votre compte rendu du TP No1.
En comparant avec le relevé expérimental, déterminer la valeur de la résistance R et de
l'inductance L.
23
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 -0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Figure 5 : Evolution temporelle de i(A) en fonction du temps t (s)
1.5) Simuler cet essai sous Simulink. Conclusion ?
24
2) Modèle de la partie mécanique
2.1) Modèle de l’arbre du moteur (Inertie) 2.1.1) Prise en compte de l’inertie
Les souplesses des arbres de transmission et des accouplements mécaniques ainsi que les jeux
éventuels seront négligés. La masse du véhicule est de M=300kg. On supposera que toute la
masse du véhicule est reportée sur l’arbre de la machine électrique : J = M*r*r*Rr*Rr avec r
le rapport du réducteur, Rr le rayon de la roue.
Application numérique : Sachant que le rapport de réduction est de 1/5 et que le diamètre de
la roue est de 0,52 m, calculez J.
Figure 6 :
2.1.2)
Le couple total résistant se décompose en un couple de décollage (de 0,01 N.m), un couple de
frottement et un couple résistant transmis par le réducteur. Les frottements sont modélisés par
un coefficient de frottement visqueux de f=0,1.
A partir de l’équation fondamentale de la dynamique, déterminez l’équation différentielle
régissant la vitesse du moteur en fonction du couple entraînant et du couple total résistant.
2.1.3)
Identifiez les couples non nommés sur la figure 7.
Déterminez la représentation sous forme de schémas bloc du modèle de la partie mécanique.
moteurc f
J
moteurΩ réducteur
réducteurΩ
Figure 7 : Représentation schématique de la partie mécanique
Donnez un exemple d’implantation sous Simulink.
25
3 Modèle de la roue
Déterminez la représentation sous forme de schémas bloc du modèle de la roue.
Donnez un exemple d’implantation sous Simulink.
Rappel sur les unités de mesure :
Vitesse linéique en m/s, vitesse angulaire : rad/s, Couple : N.m, force : N,
4 Bilan de la force totale résistante à l’avancement
La route et son revêtement présentent des résistances externes à l’avancement du véhicule sur
un plan longitudinal. Toutes les forces à l’avancement peuvent être représentées par une seule
force du second ordre :
2
210 roueroueresistant vfvfFF ++=
avec F0 la force résistive constante (15 N), f1 les frottements visqueux (65 N/m/s), f2 les
frottements aérodynamiques (5 N/(m/s)2) et vroue la vitesse du véhicule (m/s).
La route du véhicule sera représentée par une source mécanique fournissant une force de
résistance Fresistant et recevant la vitesse du véhicule vroue. Déterminez la représentation sous
forme de schémas bloc du modèle de la route.
Donnez un exemple d’implantation sous Simulink.
5 Evaluation des performances
On souhaite évaluer le comportement de ce véhicule lorsque l’on applique une tension de 48V
pendant 3 secondes (Fig.8) sur le moteur à courant continu.
Fig. 8 : Tension imposée sur le moteur (SourceBuilder su Simulink)
a) Quelle est la distance maximale parcourue ? Quelle est la durée ?
26
b) Pourquoi le véhicule recule ?
c) Combien vaut le couple maximal obtenu ?
d) Pour dimensionner le hacheur, on a besoin de connaître le courant maximal dans la
machine. Combien vaut-il ?
e) Combien d’énergie électrique (en W.h) est nécessaire pour dimensionner les batteries ?
f) Que se passe t-il si on transporte un colis de 160kg avec ce véhicule ? Que faut il changer
dans la simulation ? (Refaire les questions a) b) c) d) et e) et comparez) .
6 Modèle du hacheur et des batteries
En considérant un convertisseur équivalent à interrupteurs idéaux, indiquez la valeur de la
tension modulée et du courant modulé pour chaque configuration possible des interrupteurs
idéaux.
e
cellule 2
is
um
l r
cellule 1
im
B
f11
f21
f12
f22
Fig. 9 :
Déterminez les expressions de ces grandeurs.
Proposez un modèle du hacheur avec comme entrées les fonctions de connections binaires
f11(t) et f12(t) (à partir desquelles on générera les commandes des transistors).
Ajoutez le modèle des batteries comme une source de tension.
Donnez un exemple d’implantation sous Simulink.
Vérifiez le programme en appliquant deux créneaux pour f11 et f12 de rapports cycliques 75%
et 25%. Relevez la tension du hacheur Um, le couple de la MCC Cmoteur, la vitesse de la
machine Ωmoteur et la vitesse linéaire du véhicule Vroue.
27
C Commande du véhicule
1 Commande du hacheur
Il est conseillé de lire l’annexe du polycopié de cours sur le GIC.
Le macro bloc pour la commande du hacheur est composé par trois sous-systèmes : une
linéarisation dynamique, un générateur de connexion et un modulateur.
Proposez une réalisation de chaque sous-système. Le modulateur de largeur d’impulsions
permet de générer des signaux binaires (f11_reg et f12_reg) à partir de consignes pour les
rapports cycliques (<f11_reg> et <f12_reg>) proposez une réalisation en utilisant un
comparateur et signal triangulaire de période fixe (1 ms).
Fig. 10 : Exemple d’implantation du dispositif de commande du hacheur
Vérifiez le dispositif de commande du hacheur en isolant les macros blocs comme sur la
figure suivante. Réglez le pas (constant) de calcul de la simulation à 1e-5.
Essayez respectivement trois valeurs de la tension de référence Um_reg = 0V, 24V et 48V.
Relevez la tension Um issue du hacheur, et comparez avec Um_reg. Conclusion ?
28
Fig. 11 :
2 Commande en couple du véhicule
En utilisant un potentiomètre monté sur une pédale, on génère une tension variant de 0V à
4,8V et qui sera proportionnelle à un couple de référence variant de 0 à 4,8N.m. Proposez un
dispositif de commande de la machine pour réaliser un contrôle du couple ; c est à dire pour
que le couple obtenu corresponde à sa valeur de référence issue de la pédale.
Vérifiez le dispositif de commande du hacheur en isolant les macros blocs comme la figure
suivante :
29
Fig. 12 :
Relevez le couple Cmoteur, et comparez avec Cmoteur_ref. Conclusion ?
Relevez la tension nécessaire pour obtenir ce couple (Um_reg). Conclusion ?
3 Simulation globale avec la commande
Réalisez la simulation sur la structure globale (la modélisation + la commande) comme sur la
figure suivante.
Um
MCC
Cmoteur
Ωmoteur i
Inertie
Créducteur Frésistant
Réducteur
Croue
Roue
Vroue
Route Batteries
B
im
Hacheur
f11,f12
Ωréducteur Ωmoteur
Commande
du Hacheur
Um_reg B_ mes
Commande
de la MCC
Cmoteur_ref
Ωmoteur_mes
i_mes
Fig. 13 :
30
On souhaite évaluer le comportement de ce véhicule (sans charge lourde) lorsque l’on
applique une référence de couple de 3,5N.m pendant 3 s.
a) Relevez la valeur moyenne de la tension du hacheur Um, le couple de la MCC Cmoteur, la
vitesse de la machine Ωmoteur et la vitesse linéaire du véhicule Vroue. Conclusion ?
b) Quelle est la distance maximale parcourue ? Quelle est la durée ?
c) Combien d’énergie électrique (en W.h) est nécessaire pour dimensionner les batteries ?
d) Que se passe-t-il si on transporte un colis de 160kg avec ce véhicule ? Que faut-il changer
dans la simulation ? (Refaire les questions a) b) c) d) et comparez) .
e) On veut faire le même déplacement, que faut-il faire ?
Comparez l’énergie nécessaire dans les deux cas.
