Le moteur asynchrone est largement utilisé dans les entraînements à vitesse variable, que ce soit dans le domaine de grande puissance (traction) ou de moyenne puissance (actionneur électrique). L'élaboration d'un modèle électrique fidèle revêt une importance capitale pour la réalisation d'une commande vectorielle performante. Dans ce travail nous présentons une prédétermination des paramètres électriques d'un moteur asynchrone à cage à partir d'une modélisation électromagnétique de la machine par la méthode des éléments finis (MEF°. Ce modèle permet de tenir en compte la géométrie de la machine, l'effet de la fréquence des courants induits et l'influence de la saturation des matériaux ferromagnétiques

La modélisation des systèmes électromagnétiques est envisagée dans ce travail par l'association de deux méthodes : la méthode des réseaux de perméances d'une part et la méthode bond-graph d'autre part. L'approche par les réseaux de perméances consiste à associer à un système un circuit magnétique équivalent comportant des sources (sources de force magnétomotrice et de dérivée de flux magnétique) et des perméances. Pour ce faire, une étude préalable par un logiciel de simulation par la méthode des éléments finis permet d'établir la topologie des tubes de flux auxquels seront associées les perméances du circuit magnétique équivalent et de calculer les valeurs de ces dernières. Les perméances sont par ailleurs variables en fonction du flux afin de prendre en compte la saturation magnétique. La technique bond-graph permet d'étudier par une même approche les parties électrique, magnétique et mécanique du système en assurant le couplage entre ces domaines. Cette méthode autorise le regroupement sur un schéma unique de l'ensemble des sous-systèmes liés à chaque discipline rencontrée au cours du problème. La méthode décrite est appliquée à la modélisation d'un moteur asynchrone à cage d'écureuil alimente par une source sinusoïdale ; les résultats obtenus sont dans un premier temps comparés aux résultats issus d'un calcul par éléments finis, ainsi qu'a ceux donnés par la modélisation analytique. Des essais expérimentaux viennent corroborer dans un deuxième temps ces résultats. Au vu des temps de calcul nécessaires, cette étude permet de placer la méthode des réseaux de perméances comme un bon compromis du point de vue rapidité d'exécution-précision des résultats par rapport aux méthodes classiques. La simulation de la commande vectorielle de la machine dans son environnement est ensuite envisagée. Ce type de commande est élaboré à partir d'un modèle simplifié de la machine, ne prenant pas en compte la non-linéarité des matériaux magnétiques. La méthode utilisée permet quant à elle la considération de cet effet. Le modèle proposé permet donc l'étude du comportement de la machine face à son environnement de commande et met donc notamment en évidence les disfonctionnements consécutifs à la saturation magnétique.

La commande vectorielle ouvre la perspective d'utilisation des machines asynchrones dans un domaine avance de l'automatique: la robotique. En effet, cette commande aussi appelée commande en flux-oriente, autorise des performances dynamiques des asservissements de vitesse ou position comparables a celles d'une machine a courant continu. Mais la synthèse de l'asservissement fait appel a des estimateurs du flux dans la machine, qui dépendent des paramètres électriques. Pour déterminer ces paramètres, une méthode numérique d'identification par éléments finis s'avère très satisfaisante

Ce travail s'intéresse à l'effet de la saturation des circuits magnétiques des machines asynchrones en vue de la commande. Une étude statique a l'aide d'un logiciel de calcul des champs par éléments finis, est d'abord présentée permettant d'introduire l'effet de la saturation magnétique dans les relations flux-courants diphasées. Ensuite, un modèle dynamique saturé est établi en résolvant les équations électromécaniques non-lineaires qui en découlent. Afin d'éviter le passage par un logiciel de calcul des champs par éléments finis, ce travail présente une méthode originale de mesure expérimentale des paramètres électriques de la machine asynchrone en fonction du niveau de saturation. La dernière partie de ce mémoire est consacrée à l'étude de la sensibilité de la commande vectorielle classique à la variation du niveau de saturation et à l'établissement d'une nouvelle loi de commande qui tient compte de cette variation.

Ce travail porte sur la modélisation, l'observation et la commande de la machine asynchrone; le but étant d'en assurer un entraînement à vitesse et à flux variables. Cet objectif ne peut être atteint sans une prise en compte au niveau du modèle de contrôle, du caractère non linéaire du circuit magnétique. A cet effet, la modélisation du moteur asynchrone est reprise en partant de son schéma électrique triphasé et en représentant sa caractéristique magnétique par une fonction polynomiale. Le modèle ainsi développé est expérimentalement validé sur un banc d'essais d'un moteur asynchrone de 7.5 kW. Il est ensuite utilisé pour l'analyse de l'observabilité et la synthèse d'observateurs d'état de la machine. Trois observateurs d'ordre complet sont ainsi élaborés en utilisant respectivement les techniques de Lyapunov, du grand gain et des modes glissants. La commande de la machine asynchrone est également abordée ici en s'appuyant sur le nouveau modèle. Des régulateurs sont ainsi conçus, par les techniques du backstepping et des modes glissants, en vue d'assurer la poursuite de signaux de référence de la vitesse et de la norme du flux rotorique. Les solutions développées dans ce travail (dans les domaines de la modélisation de l'observation et de la commande) se sont avérées meilleures que celles qui reposent sur le modèle standard (qui néglige la saturation magnétique de la machine). En effet, la suprématie de nos solutions réside dans le fait qu'elles garantissent de bonnes performances même si la machine est amenée à fonctionner à des niveaux de flux très différents. Ceci permet d'assurer, par un choix approprié des trajectoires de référence du flux, un fonctionnement optimal du moteur (optimisation du rendement, du facteur de puissance, du transitoire,).

LE TRAVAIL DE CETTE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DU PROGRAMME BRITE ACCORDE PAR LA COMMUNAUTE EUROPEENNE EN PARALLELE AU PROJET EUROPEEN, EMRECOI (NEW ELECTRIC MOTORS TO REDUCE THE COPPER CONTENT IN SCRAP IRON COMING FROM CAR RECYCLING). L'OBJECTIF DE CE PROJET A ETE LA RESOLUTION DU PROBLEME DE RECYCLABILITE DES MOTEURS ELECTRIQUES AUXILIAIRES DANS L'AUTOMOBILE. LA CONTRIBUTION QUI A ETE FAITE PAR CE TRAVAIL AU PROJET EST L'ETUDE DE FAISABILITE POUR REMPLACER LE MOTEUR ACTUEL, QUI ENTRAINE LE VENTILATEUR DU RADIATEUR D'UNE VOITURE, PAR UN SYSTEME ONDULEUR-MOTEUR ASYNCHRONE, OU L'ABSENCE DU COLLECTEUR ET BALAIS PEUT FACILITER LA FIABILITE ET LA RECYCLABILITE DE L'ENTRAINEMENT. APRES UNE ANALYSE DES DIFFERENTES STRUCTURES DES MOTEURS ET DES ONDULEURS ELECTRONIQUES UNE ETUDE COMPARATIVE EXPERIMENTALE A ETE REALISEE DE MANIERE A FACILITER LE CHOIX DU SYSTEME DEFINITIF. UN MODELE DU MOTEUR ASYNCHRONE A ETE DEVELOPPE COMME OUTIL POUR L'ANALYSE DE LA PERFORMANCE DE L'ACTIONNEUR PENDANT LA CONCEPTION. LE CHOIX DU MODELE RETENU A ETE L'APPROCHE PAR DES CIRCUITS COUPLES EN CHERCHANT UN MODELE GENERAL BASE SUR LA GEOMETRIE DU MOTEUR. LE MODELE A ETE VALIDE AVEC DES ESSAIS EXPERIMENTAUX. LA DEMARCHE POUR LA CONCEPTION DU MOTEUR ASYNCHRONE ET LA SYNTHESE DES DIFFERENTES EQUATIONS UTILISEES SONT PRESENTEES. CECI ABOUTIT AUX DIMENSIONS DU MOTEUR BOBINE EN ALUMINIUM PROPOSE COMME SOLUTION. LES SIMULATIONS DES PERFORMANCES DU SYSTEME SONT DONNEES ET ANALYSEES