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Contribution à la modélisation dynamique d’ordre non entier de la machine asynchrone à cage.

Canat, Sylvain (2005) Contribution à la modélisation dynamique d’ordre non entier de la machine asynchrone à cage. (Contribution to the modelling of induction machines by fractional order.)

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Abstract

La machine asynchrone d’induction, associée à un convertisseur statique de fréquence ou directement sur le réseau, est la plus répandue dans l’industrie. La modélisation de son comportement dynamique peut s’effectuer de façon simple par circuits électriques équivalents à éléments fixes. Cette méthode ne prend pas en compte le comportement fréquentiel de la machine. Les courants de Foucault dans les barres rotoriques induisent en effet de fortes variations tant de l’inductance que de la résistance du rotor. Ce phénomène, appelé « effet de peau » est un phénomène physique à caractère diffusif. Son comportement est donc modélisable de façon compacte en faisant appel à la dérivée fractionnaire (ordre non entier). Le mémoire, dans sa première partie, analyse théoriquement le phénomène électromagnétique sur une barre rotorique isolée avant d’aborder le rotor dans son ensemble. Cette analyse est confirmée par les résultats issus des calculs numériques du champ magnétique. Ces résultats de simulation sont exploités pour identifier un modèle d’ordre non entier de la machine (méthode d’identification de Levenberg-Marcquardt). Les résultats obtenus présentent une excellente concordance sur une large bande de fréquence (6 décades). Dans une deuxième partie, le modèle est confronté à une identification à partir de résultats expérimentaux. Il faut souligner la grande difficulté que présente l’extraction du comportement rotorique à partir des seuls courants et tensions statoriques accessibles. Les résultats confirment la qualité du modèle. Dans sa dernière partie, en vue de simulations temporelles, le mémoire présente une méthode automatique de passage à un modèle dynamique approché d’ordre entier sur une gamme de fréquence et un écart admissible prédéfinis. ABSTRACT : Induction machine is most widespread in industry. Its traditional modeling does not take into account the eddy current in the rotor bars which however induce strong variations as well of the resistance as of the resistance of the rotor. This diffusive phenomenon, called “skin effect” could be modeled by a compact transfer function using fractional derivative (non integer order). This report theoretically analyzes the electromagnetic phenomenon on a single rotor bar before approaching the rotor as a whole. This analysis is confirmed by the results of finite elements calculations of the magnetic field, exploited to identify a fractional order model of the induction machine (identification’s method of Levenberg-Marquardt). Then, the model is confronted with an identification of experimental results. Finally, an automatic method is carried out to approximate the dynamic model by integer order transfer function on a frequency band.

Department:Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle - LEEI (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Faucher, Jean
Uncontrolled Keywords:Machine asynchrone - Cage d’écureuil - Effet de peau - Ordre non entier – Identification - Levenberg-Marquardt - Park non entier – Pseudo-flux. KEYWORDS : Induction machine - Squirrel cage - Skin effect - Fractional order – Identification - Levenberg-Marquardt - Non integer Park’s model - Pseudo-flux
Subjects:Electrical engineering
Deposited On:06 December 2005

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