Etude et simulation du système de commande d’un moteur asynchrone triphasé pour voiture électrique avec alimentation hybride batterie /photovoltaïque

Abstract

Le véhicule électrique est l’une des solutions préconisées par les constructeurs automobiles et les organismes de recherche pour remplacer peu à peu les véhicules classiques. Le devenir de l’automobile moins polluant dans les prochaines années est donc un sujet de recherche d’actualité. Dans cette perspective, nous présentons dans ce mémoire une étude de modélisation et de simulation du système de commande d’une machine asynchrone triphasée utilisée dans la traction d’un véhicule électrique. Les différentes méthodes appliquées à la MAS telles que la commande à MLI et la commande vectorielle utilisant des régulateurs PI présentent certains inconvénients tels que la sensibilité aux variations de la charge mécanique et l’utilisation de capteurs mécaniques (vitesse et position du rotor). Pour améliorer les performances du système de commande, nous avons appliqué une technique de réglage robuste qui est la méthode de commande directe du couple (DTC). Cette dernière est caractérisée par une précision dans le cas d’une poursuite d’un profil de la vitesse à l’aide d’une estimation du flux statorique et du couple électromagnétique. Les estimations sont faites à partir de mesures sur les tensions et les courants statoriques et par conséquent les capteurs mécaniques au niveau du rotor sont totalement éliminés. Les résultats de simulation obtenus ont montré l’efficacité et les performances de la commande proposée. Pour donner une plus grande autonomie à la batterie de traction, nous proposons de compenser une partie de l’énergie consommée à l’aide d’un système photovoltaïque intégré au véhicule. Mots clé : Véhicule électrique ; Machine asynchrone ; Commande DTC ; Estimation flux et couple ; Système photovoltaïque .

Abstract

The electric vehicle is one of the solutions recommended by car manufacturers and research organizations to gradually replace conventional vehicles. The future of the less polluting automobile in the coming years is therefore a topical research subject. In this perspective, we present in this thesis a modeling and simulation study of the control system of a three-phase asynchronous machine used in the traction of an electric vehicle. The different methods applied to MAS such as PWM control and vector control using PI regulators have certain drawbacks such as sensitivity to variations in mechanical load and the use of mechanical sensors (rotor speed and position).

To improve the performance of the control system, we have applied a robust tuning technique which is the Direct Torque Control (DTC) method. The latter is characterized by accuracy in the case of tracking a speed profile using stator flux and electromagnetic torque estimation. Estimates are made from measurements on stator voltages and currents and therefore mechanical sensors at the rotor are completely eliminated. The simulation results obtained showed the efficiency and performance of the proposed control. To give the traction battery greater autonomy, we propose to offset part of the energy consumed using a photovoltaic system integrated into the vehicle.

Keywords: Electric vehicle; Asynchronous machine; DTC command; Flux and torque estimation; Photovoltaic system.

ملخص

السيارة الكهربائية هي أحد الحلول التي أوصى بها مصنعو السيارات والمؤسسات البحثية لاستبدال المركبات التقليدية تدريجياً . وبالتالي فإن مستقبل السيارات الأقل تلويثًا في السنوات القادمة هو موضوع بحث موضوعي. من هذا المنظور نقدم في هذه الأطروحة دراسة نمذجة ومحاكاة لنظام التحكم لآلة غير متزامنة ثلاثية الطور تستخدم في تحريك المركبة الكهربائية. الأساليب المختلفة المطبقة على الآلة الغير متزامنة ثلاثية الطور مثل التحكم بواسطة PWM والتحكم الشعاعي باستخدام منظمات PI لها عيوب معينة مثل الحساسية للتغيرات في الحمل الميكانيكي واستخدام الملتقطات الميكانيكية (سرعة الدوار وموقعه). لتحسين أداء نظام التحكم ، قمنا بتطبيق تقنية ضبط قوية وهي طريقة التحكم المباشر في عزم الدوران (DTC). تتميز هذه الأخيرة بالدقة في حالة تتبع منحى تغيرات السرعة باستخدام تقديرات للتدفق الناتج عن الجزء الثابت و للعزم الكهرومغناطيسي. يتم إجراء التقديرات عن طريق قياسات لتوترات وتيارات تغذية الجزء الثابت للآلة ، وبالتالي يتم التخلص تمامًا من الملتقطات الميكانيكية في الجزء المتحرك. أظهرت نتائج المحاكاة التي تم الحصول عليها نجاعة و فعالية طريقة التحكم المقترحة. لمنح بطارية التحريك قدرًا أكبر من الاستقلالية ، نقترح تعويض جزء من الطاقة المستهلكة باستخدام نظام كهروضوئي مدمج في السيارة. الكلمات الرئيسية: سيارة كهربائية؛ آلة غير متزامنة ؛ تحكم DTC ؛ تقدير التدفق والعزم ؛ نظام كهروضوئي.