Commande Avancée des Machines Électriques

Ce cours de M1 (semestre 2) approfondit la commande des entraînements à vitesse variable au niveau exigé par l’industrie et la recherche : commande vectorielle à flux orienté (FOC) implantée sur processeur de signal, commande directe du couple (DTC) et ses variantes modulées et prédictives, commande sans capteur mécanique par observateurs de Luenberger, filtre de Kalman étendu et injection haute fréquence, puis entraînements dédiés aux énergies renouvelables : éolienne à machine asynchrone doublement alimentée (MADA), éolienne à PMSM sans encodeur, pompe solaire à PMSM validée en simulation HIL. Les exemples sont tirés du contexte nigérien : pompage solaire dans les régions de Maradi, Tahoua ou Agadez, ateliers industriels équipés de moteurs asynchrones, projets éoliens à l’étude dans le nord du pays.

Objectifs d’apprentissage

• Implémenter la commande vectorielle FOC avancée sur processeur DSP.
• Maîtriser la commande directe du couple (DTC) et ses variantes pour les machines industrielles.
• Concevoir des observateurs d’état (Luenberger, Kalman) pour la commande sans capteur (sensorless).
• Analyser et optimiser les performances dynamiques d’entraînements à vitesse variable pour les EnR.

Prérequis

Commande des Machines Électriques (CME4303) ; Machines Électriques 2 (MAE3302). Modèles dynamiques des machines AC, régulation PI, représentation d’état, électronique de puissance (onduleur MLI).

Plan du cours

1. Leçon 1 — FOC avancée du moteur asynchrone
2. Leçon 2 — Commande directe du couple (DTC)
3. Leçon 3 — Commande sensorless
4. Leçon 4 — Entraînements avancés pour EnR

Travaux pratiques

• Implantation d’une FOC à 10 kHz (simulation puis DSP TMS320F28335) avec régulateurs PI anti-windup (Leçon 1).
• Simulation comparative DTC classique / DTC-SVM (Leçon 2) et estimation sensorless (Leçon 3).
• Simulation HIL sur dSPACE d’un entraînement PMSM pour pompe solaire (Leçon 4).

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 22 h, TD 8 h, TP 10 h, TPE 40 h (CTT 80 h) — 4 crédits. Évaluation mixte : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, mini-projet de simulation) et examen terminal 60 % (épreuve écrite de calcul et d’analyse).

Bibliographie

• Bose B. K., Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall.
• Morimoto S. et al., Sensorless Control in Electric Drives, IEEE Press.
• Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press.
• Abad G. et al., Doubly Fed Induction Machine: Modeling and Control for Wind Energy Generation, Wiley-IEEE Press.