Aide pour l'application FOC Field Oriented Control : Commande vectorielle de Moteur Asynchrone
Introduction
Cette application permet de simuler la commande vectorielle de la machine asynchrone, en régulation de vitesse et de courants et de visualiser les courbes et les valeurs.
Elle permet de choisir entre 4 types de contrôle vectoriels :
IRFOC : Indirect Rotor Field Oriented Control
DRFOC : Direct Rotor Field Oriented Control
ISFOC : Indirect Stator Field Oriented Control
DSFOC : Direct Stator Field Oriented Control
Il est possible de choisir entre une commande en courant, avec régulation PI des courants Ids et Iqs uniquement ou d'ajouter une boucle externe de régulation de vitesse (IP anti-windup).
On visualise aussi sur un diagramme alpha-beta fixé au stator, le repère dq tournant avec les vecteurs flux statorique et rotorique ainsi que le courant Is et ses composantes Ids et Iqs.
Une animation en fonction du temps de simulation nous permet de mieux comprendre les interactions de ces variables sur le comportement du contrôle et du moteur.
Merci de considérer un vote à 5 étoiles pour cette application, ce qui permettra sa large diffusion auprès de la communauté des étudiants et enseignants chercheurs de Génie Electrique.
Si vous avez des réserves, merci de m'en faire part avant de voter, par email :
Je pourrais certainement fournir des explications, sans arriver à un vote en dessous de 5 étoiles.
Je suis un enseignant-chercheur en GE : Profil Researchgate
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Résumé
L'application FOC Field Oriented Control de MAS, aide les étudiants et les enseignants à étudier et comprendre la commande vectorielle de la Machine Asynchrone et le régime transitoire.
Plusieurs événements peuvent être appliqués pendant la simulation, comme des changements du couple de charge à différents instants, des échelons de vitesses de référence et des courants de références Idsref et Iqsref, ainsi que des variations de paramètres résistifs.
Les simulations peuvent être partagées et exportées vers d'autres applications (Gmail, photos, feuilles Excel, documents).
Principales caractéristiques :
Simulation de la commande vectorielle de la machine asynchrone, en régulation de vitesse et de courants Moteur Asynchrone (MAS)
Courbes des courants Idsref, Iqsref, Ids, Iqs et tensions Vdsref, Vqsref, couple électromagnétique, vitesse, Flux statorique et rotorique en alpha-beta, en fonction du temps et en régime permanent
Application des transformations de Clarke et Park aux variables triphasées (tensions et courants)
régulation des courants Ids, Iqs et régulation de vitesse
Avec onduleur parfait (tensions sinusoidales) ou - 2 niveaux - MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion)
Changer les paramètres du moteur et les enregistrer dans des fichiers locaux
Appliquer plusieurs événements de couple de charge, de référence de vitesse,... dans la simulation
Paramètres de simulation (temps final, pas de calcul,...)
Affiche les courbes en divisant la fenêtre en 2 graphes, avec zoom et affichage des valeurs sur le point des courbes
Version Premium :
événements supplémentaires (référence de vitesse Wmref, Idsref, Iqsref, de la résistance statorique et rotorique) au lieu de n'appliquer que des événements sur le couple de charge
Afficher une infinité de courbes sur les 2 graphes avec sélection de la couleur, de la position haut/bas et de l'échelle primaire ou secondaire du graphe. C'est limité à 3 courbes sur la version de base.
Charger la configuration précédemment enregistrée et partager le fichier de configuration par email
Exporter des données : sous forme d'images graphiques (png) des courbes, données graphiques (xls / csv), paramètres de la machine
Et bien sûr vous aidez le développeur, qui est un enseignant-chercheur en génie électrique, dans sa démarche de développer des applications à caractère pédagogique
Navigation
A travers 7 écrans ou vues, vous accédez aux différentes configurations et parties de l'application.
Vous naviguez en glissant (swipe) les différentes vues latéralement ou
en sélectionnant la vue correspondante à partir du menu
Vous pouvez aussi, à partir de la vue initiale ou écran d'accueil ,
cliquer sur la partie du digramme symbolisant la configuration ou la vue considérée.
Simulation : cliquez sur les boucles de régulation (rouge) pour accéder aux paramètres de la simulation.
Courbes : cliquez sur les courants Ias, Ibs (violet) pour afficher les courbes.
Résultats : glisser les vues ou à partir du menu pour afficher les résultats.
Vecteurs flux : glisser les vues ou à partir du menu pour afficher le diagramme animé en alpha-beta.
Evénements : cliquez sur la vitesse de référence (verte) pour accéder aux événements de la simulation.
Paramètres : cliquez sur le moteur asynchrone (bleu) pour changer ses paramètres et ceux que le contrôle utilise (modéle).
Simulation
La vue "Paramètres de Simul." permet de choisir les différentes options de simulation à appliquer.
En cliquant sur les boucles de régulation (rouge) du diagramme de l'écran d'accueil.
On peut choisir entre 4 types de contrôle vectoriels :
IRFOC : Indirect Rotor Field Oriented Control
DRFOC : Direct Rotor Field Oriented Control
ISFOC : Indirect Stator Field Oriented Control
DSFOC : Direct Stator Field Oriented Control
Il est possible de choisir entre une commande en courant, avec régulation PI des courants Ids et Iqs uniquement ou d'ajouter une boucle externe de régulation de vitesse (IP anti-windup) _par dààààfaut_.
On peut aussi choisir si on utiliser un onduleur parfait (qui envoie des tensions sinusoidales) ou à 2 niveaux piloté en MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion).
D'autres paramètres numériques sont groupés dans une tables.
On change ces paramètres par un appui long sur la ligne du tableau.
On choisi la durée de la simulation (tf), le pas de calcul (dt= 1.e-4s)
Le DS (down sampling) permet de n'enregistrer, pour les courbes, qu'un point sur DS (10 par exemple).
C'est particulièrement utile quand les constantes de temps de la MAS sont petites ou avec la MLI et qu'on doit diminuer le pas de calcul mais qu'on ne veut pas avoir des courbes avec beaucoup de points qui rendraient lourd leur affichage et manipulation.
Pour une MLI à 10 kHz (100 us), il faut un pas de calcul de 1.e-5s au plus et donc on mettra DS à 100 au lieu de 10.
Le découplage permet d'introduire ou non les termes de couplage statique à la sortie des régulateurs de courant Ids et Iqs.
Pour les courbes, on doit choisir la couleur puis la position (dans le graphe du haut ou du bas) et si elle utilise l'échelle principale (de gauche) ou secondaire (de droite). Enfin, on ajoute la courbe qui se retrouve représentée dans le tableau de gauche.
Courbes
La vue "Courbes" permet de voir les courbes des grandeurs de la machines.
On y accède aussi en lançant la simulation à l'aide de l'icone Run
Les résultats s'affichent alors :
On peut choisir dans la partie Simulation les courbes à afficher.
Résultats
La vue "Ré"sultats" permet d'afficher les valeurs numériques des grandeurs pour un point donnée.
Ce point correspond par défaut à la fin de la simulation.
Cependant, si on clique sur les courbes, un point apparait et le calcul est refait pour ce point.
Il vaut mieux alors naviguer vers la vue Ré"sultats, avec le menu pour ne pas changer ce point, en glissant latéralement la vue.
Vecteurs flux
La vue "Vecteurs flux" permet d'animer les vecteurs flux Phi_s et Phi_r dans un repère alpha-beta fixé au stator et ainsi montrer comment est ce que l'axe d port entièrement le flux rotorique (en IRFOC et DRFOC) ou le flux statorique (en ISFOC et DSFOC).
On affiche aussi le courant Is et ses 2 composantes Ids et Iqs.
Le bouton Play/Stop ainsi que le slider permettent de d'animer et de naviguer sur toute la durée de la simulation
Evénements
La vue "Evénements" permet de choisir les différentes événements à appliquer.
Un appui long sur une ligne du tableau des événements ajoutés, permet de modifier l'instant d'application de l'événement et sa valeur.
Plusieurs événements peuvent se succéder, par exemple, Wmrefr=-400 tr/mn à t=0.4s, puis Wmrefr=+400 tr/mn à t=0.8s, puis Cr=20 Nm à t=1.2s.
D'autres types d'événements peuvent être ajoutés comme les Iqsref, Idsref, variation de la résistance statorique et rotorique (option Premium).
Paramètres MAS
La vue "Paramètres de la MAS" permet de choisir les différentes paramètres électromagnétiques et mécaniques de la MAS ainsi que les paramètres du modèle utilisé pour le contrôle.
Le menu permet aussi de choisir la Sauvegarde de Paramètres de la MAS.
Le nom choisi doit avoir une extension .focfg pour être reconnu lors de la réception d'un tel fichier envoyé via Gmail ou d'autres programmes.
On peut aussi choisr le Chargement de Paramètres à partir des sauvegardes, ceci est une option Premium.
Le menu Partager, (option Premium) permet d'envoyer le fichier de Paramètres de la MAS à d'autres appareils / utilisateurs, par exemple via Gmail.
Le menu Exporte, (option Premium) est extrêmement utile et permet d'envoyer l'image des courbes à d'autres application, par exemple au Gestionnaire de fichiers, Viber ou Gmail.
Pour les Données, vous pouvez envoyer les données vers le gestionnaires de fichiers pour enregistrer un fichier, data.csv par exmple, que vous pourrez ensuite envoyer par email ou ouvrir avec les applications Excel ou Sheets.
Cette option très intéressante permet d'exploiter ultérieurement les ré"sultats de la simulation temporelle à l'aide du fichier .csv généré.
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