Commande des Machines Électriques

La quasi-totalité des moteurs industriels modernes est pilotée par un variateur de vitesse : stations de pompage de la SEEN à Niamey, forages équipés de pompes immergées, convoyeurs de cimenterie, compresseurs, ventilateurs de climatisation, éoliennes à vitesse variable. Ce cours explique comment commander le couple et la vitesse des machines à courant alternatif : de la commande scalaire V/f, simple et robuste, jusqu’à la commande vectorielle par orientation du flux (FOC) et à la commande directe du couple (DTC), en passant par la commande des machines synchrones à aimants permanents (PMSM). Il se termine par la mise en œuvre pratique des variateurs industriels (paramétrage, communication, diagnostic).

Objectifs d’apprentissage

• Comprendre et implémenter la commande vectorielle (FOC) des machines AC.
• Dimensionner et paramétrer un variateur de vitesse industriel.
• Contrôler le couple et la vitesse d’une machine synchrone à aimants permanents.
• Simuler et valider des stratégies de commande de machines sur MATLAB/Simulink.

Prérequis

Machines Électriques 2 (MAE3302) • Signaux & Systèmes Linéaires 1 (SSL2302) • Électronique de Puissance (ELP2202). Il faut maîtriser le schéma équivalent de la machine asynchrone, les fonctions de transfert du premier ordre, le correcteur PI et l’onduleur MLI triphasé.

Plan du cours

1. Leçon 1 — Commande Scalaire (V/f)
2. Leçon 2 — Commande Vectorielle par Orientation du Flux (FOC)
3. Leçon 3 — Commande des Machines Synchrones (PMSM)
4. Leçon 4 — Variateurs Industriels

Travaux pratiques

• TP1 : Simulation FOC d’un MAS sur MATLAB/Simulink (leçon 2).
• TP2 : Paramétrage et mise en service d’un VFD Siemens G120 (leçon 4).
• TP3 : Commande PMSM sur banc expérimental — courbes I, N, C (leçon 3).

Modalités d’évaluation

Volume horaire : CM 16 h, TD 8 h, TP 10 h, TPE 26 h (charge totale 60 h), 3 crédits. Évaluation CC + ET : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, quiz) et examen terminal 60 %. Nature : mixte (écrit et pratique).

Bibliographie

• B. K. Bose, Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall.
• P. Vas, Electrical Machines and Drives: A Space-Vector Theory Approach, Oxford University Press.
• J.-P. Caron, J.-P. Hautier, Modélisation et commande de la machine asynchrone, Technip.
• Documentation constructeur : manuels de mise en service SINAMICS G120 (Siemens) et ACS880 (ABB).