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AN-EK012-FR - Étude de la régulation de courant d’un moteur à courant continu

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Écrit par : FR37H - Thierry LEQUEU

Fichier de la ressource : Note d’Application EK012-FR - PDF - 1912 Ko - 58 pages (version provisoire du 13 août 2014).

Étude de la régulation de courant d’un moteur à courant continu.

Date : août 2014

Thierry LEQUEU - Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
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Sommaire :
1 Résumé 1
2 Introduction 1
3 Plan de l’étude 2
3.1 Synoptique de niveau 2 2
3.2.2 Les feuilles de calculs Microsoft Office Excel 4
3.2.3 Les logiciels de calculs Matlab et le module d’automatique Simulink 5
4 Le hacheur de puissance 6
4.1 Cahier des charges 6
4.2 Étude de l’inductance Ls 7
4.2.1 Choix de l’inductance Ls 7
4.2.2 Dimensionnement de l’inductance Ls – Calcul du nombre de spires N 8
4.2.3 Dimensionnement de l’inductance Ls – Calcul de l’entrefer e 10
4.2.4 Calculs de l’inductance Ls – e = 2mm – N = 19 spires 10
4.2.5 Calculs de l’inductance Ls – e = 1mm – N = 19 spires 10
4.2.6 Calculs de l’inductance Ls – e = 1mm – N = 25 spires 10
4.3 Mesure de l’inductance 11
4.4 Etude des transistors 12
4.4.1 Choix des transistors 12
4.4.2 Critère dynamique 12
4.4.3 Commutation à la fermeture du transistor MOSFET 13
4.4.4 Commutation à l'ouverture du transistor MOSFET 16
4.5 Driver pour MOSFET et IGBT 18
4.5.1 Position du problème 18
4.5.2 Des solutions 18
4.6 Choix des diodes 20
4.7 Calculs des pertes dans les semi-conducteurs 20
4.8 Etude du condensateur d’entrée C’e 22
4.8.1 Approche simplifiée 22
4.8.2 Critères de choix des condensateurs de puissance 23
4.9 Simulation du fonctionnement du hacheur 24
4.9.1 Schéma de simulation du hacheur BUCK réversible en courant 24
5 L’alimentation des cartes électroniques 26
5.1 Cas des alimentations non isolées 26
5.2 Cas des alimentations isolées 27
6 La régulation du courant dans le moteur 28
6.1 Présentation de la régulation du courant dans le moteur 28
6.2 La mesure du courant moteur 28
6.2.1 Choix du capteur 28
6.2.2 Version 50A 28
6.3 Modélisation du hacheur abaisseur et du moteur 30
6.3.1 Modèle « grands signaux » du moteur 30
6.3.2 Modèle « petits signaux » autour d’un point de fonctionnement 30
6.4 Modélisation du générateur M.L.I. 31
6.5 Calculs du correcteur de la boucle de courant 31
6.5.1 Présentation de la structure du correcteur 31
6.5.2 Fonction de transfert en boucle ouverte 31
6.5.3 Correcteur et fonction de transfert en boucle fermée théorique 32
6.6 Réalisation du correcteur 33
6.7 Réponse expérimentale de la boucle fermée 34
6.8 Étude de la régulation de vitesse du moteur à courant continu 35
6.8.1 Détermination des paramètres du schéma équivalent 35
6.8.2 Simulation du comportement en boucle ouverte du moteur 35
6.8.3 Simulation de la régulation de courant 37
6.8.3.1 Déréglage du correcteur PI : gain x10 38
6.8.3.2 Déréglage du correcteur PI : gain x100 38
6.8.3.3 Déréglage du correcteur PI : constante de temps x10 39
6.8.3.4 Déréglage du correcteur PI : constante de temps ÷10 40
6.8.3.5 Déréglage du correcteur PI : constante de temps ÷100 41
6.8.4 Mesure de la constante de temps mécanique 43
6.8.4.1 Méthode 1 : faible accélération 43
6.8.4.2 Méthode 2 : essais de ralentissement 44
6.8.5 Simulation de la régulation de vitesse 45
6.8.5.1 Modélisation du régulateur de vitesse pour moteur à courant continu 45
6.8.5.2 Modèle « petits signaux » autour d’un point de fonctionnement 45
6.8.5.3 Correcteur et fonction de transfert en boucle fermée théorique 45
6.8.5.4 Étude du correcteur PI de la régulation de vitesse 46
6.8.6 Étude de l’impact des paramètres sur la stabilité globale du système 51
6.8.6.1 Déréglage du correcteur de courant 51
6.8.6.2 Modification de la charge mécanique 51
7 Conclusions 55
8 Bibliographie 55

Bibliographie :