Conception des lois de commande des entrainements électriques de traction automobile

Programme

• Introduction à l'automatique : Fondamentaux - Fonctions de transfert - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours introduit les principes de base de l'automatique, en particulier les fonctions de transfert. Les participants apprendront à modéliser les systèmes dynamiques en utilisant des fonctions de transfert et à analyser les réponses des systèmes de commande.
  • Rappels généraux : Introduction, objectifs de Commande et de Régulation, commande boucle ouverte et commande boucle fermée. Régulation : principes. Critères de stabilité et de performance de la régulation. Régulation Numérique.

• Introduction à l'automatique : régulateurs - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours explore les différents types de régulateurs utilisés dans les systèmes de contrôle. Les participants découvriront les régulateurs PID et d'autres stratégies de régulation pour stabiliser et optimiser la performance des systèmes.
  • Régulateur PID : Structure et principe d’un régulateur PID. Analyse des fonctions de transfert du système à régler. Réglage d’un régulateur PID : placement de pôles et compensation de pôles. Méthodes de réglage temporel et fréquentiel des PID en se basant sur une représentation fréquentielle de type Bode ou Nyquist.

• TD/TP Automatique : application au contrôle DC-DC - Durée : 0.25 Jour

  • Dans ce travail pratique, les participants appliqueront les concepts de l’automatique pour le contrôle de convertisseurs DC-DC. Ils mettront en œuvre des régulateurs et analyseront leurs performances.

• TD/TP Automatique : application au contrôle DC-DC - Durée : 0.25 Jour

  • Suite du travail pratique précédent, ce module approfondit les techniques de régulation et les ajustements nécessaires pour optimiser le contrôle des convertisseurs DC-DC.

• Contrôle des convertisseurs statiques : commande et protection des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours aborde les méthodes de commande et de protection des convertisseurs statiques, en mettant l’accent sur les stratégies pour assurer la sécurité et la fiabilité des convertisseurs dans divers environnements.

• Contrôle des convertisseurs statiques : modélisation dynamique des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours se concentre sur la modélisation dynamique des convertisseurs statiques, permettant aux participants de comprendre et de simuler le comportement des convertisseurs en fonction de différents paramètres de commande. Modélisation petits signaux des convertisseurs. Méthode des schémas équivalents moyens : mise en équation, modèle équivalent moyen. Exemple appliqué à l'étude de cas du convertisseur DC-DC. Méthode des générateurs équivalents moyens. Principe de modélisation. Modélisation des principales architectures : forward et flyback, hacheur série, parallèle, à stockage inductif et capacitif. Fonctions de transfert en conduction continue et discontinue

• Contrôle des convertisseurs statiques : le mode courant - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours explore le contrôle en mode courant des convertisseurs statiques, une méthode essentielle pour améliorer la stabilité et la réactivité des systèmes de puissance.

• Contrôle des convertisseurs statiques : exemple d'expérimentation - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours pratique permet aux participants de réaliser des expérimentations sur des convertisseurs statiques, pour mieux comprendre les effets des différents modes de contrôle sur la performance.

• Modélisation et commande des convertisseurs : convertisseurs DC-DC - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours se concentre sur la modélisation et la commande des convertisseurs DC-DC, en abordant les techniques avancées de contrôle pour optimiser la conversion d’énergie.
  • Stratégies de commutation pour les DC-DC non-isolés (PFC, Buck, Boost, Buck-Boost, Sepic, Cuk) : commande du courant crête ou moyen. Cas de bras entrelacés.
  • Contraintes d’implémentation de la commutation : contraintes d’acquisition ADC, de rapidité et de synchronisation (PLL, GTM, …) - contraintes CEM. Choix du microcontrôleur cible - Modes dégradés pour DC-DC.

• Modélisation et commande des convertisseurs : convertisseurs DC-DC0.25 Jour

  • Suite du cours précédent, ce module approfondit les concepts de commande appliqués aux convertisseurs DC-DC, avec une attention particulière aux méthodes de stabilisation et de réponse dynamique.
  • Différents types de commandes bas niveau : avec ou sans isolation galvanique. Technologies et contraintes des circuits de commande
  • Principe de la commutation des convertisseurs de puissance : La commutation par MLI (rappel). La place de la commutation dans une boucle de régulation. La notion du temps-mort
  • Stratégies de commutation pour les DC-DC isolés (LLC, DAB) : Commande par phase-shift. Commande par modulation (triangulaire, trapézoïdale, …). Réversibilité

• TD/TP Modélisation et commande des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Dans cette session pratique, les participants appliqueront des techniques de modélisation et de commande sur des convertisseurs, en étudiant les réponses obtenues et en ajustant les paramètres de commande.

• TD/TP Modélisation et commande des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Poursuite du travail pratique précédent, cette session approfondit les techniques de commande et d’analyse de la stabilité dans les convertisseurs.
  • Synthèse de la commande du convertisseur DC-DC. Simulation et modélisation numérique en travaux dirigés. Design du régulateur analogique du convertisseur DC-DC. Comparaison entre essais et simulation. Validation de la performance dynamique du régulateur.

• Modélisation et commande des convertisseurs : chargeurs OBC - Durée : 0.25 Jour

  • Ce module se concentre sur la modélisation et la commande des chargeurs embarqués (OBC), avec un accent sur les spécificités des convertisseurs utilisés pour la recharge des véhicules électriques.

• Modélisation et commande des convertisseurs : chargeurs OBC - Durée : 0.25 Jour

  • Suite de la première partie, ce cours approfondit les techniques de commande spécifiques aux chargeurs OBC, en intégrant des contraintes de sécurité et de performance.

• TD/TP Modélisation et commande des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Dans ce travail pratique, les participants appliqueront les concepts de modélisation et de commande aux convertisseurs, en effectuant des tests et des ajustements pour répondre aux exigences de stabilité.

• TD/TP Modélisation et commande des convertisseurs - Durée : 0.25 Jour

  • Suite du cours précédent, cette session pratique permet aux participants d’approfondir leur compréhension des techniques de commande appliquées aux convertisseurs.
  • Synthèse de la commande du chargeur à absorption sinusoïdale conçu dans le module n°6 (ECOBC-FR). Simulation et modélisation numérique en travaux dirigés. Réglages des régulateurs analogiques et numériques des drivers du chargeur. Essais de validation de la performance de la régulation. Analyse et comparaison des essais avec la simulation. Pilotage du courant, étude de stabilité et de performance de la régulation de courant et de la tension délivrée par le chargeur. Contrôle du facteur de puissance. Mise au point du régulateur PI et régulation optimale. Calcul et dimensionnement des régulateurs PI.

• Modélisation et commande des convertisseurs : onduleurs - Durée : 0.25 Jour

  • Ce cours explore la modélisation et la commande des onduleurs, en abordant les défis spécifiques liés à ces convertisseurs et les techniques de contrôle pour améliorer la performance.
  • Stratégies de commutation MLI pour les onduleurs : Commande par MLI intersective (SPWM). MLI Discontinue (FTB). Commande vectorielle (SVM). MLI symétrique, asymétrique et synchrone. Gestion des harmoniques.
  • Commande moyen niveau des onduleurs : Pilotage du courant, étude de stabilité et de performance d’une régulation de courant dans un onduleur. Mise au point du régulateur PI et régulation optimale.
  • Calcul et dimensionnement régulateur PI bas niveau de l’onduleur réalisé au module n°5 (ECOND-FR). Modélisation et simulation de la régulation appliquée au contrôle du courant (et couple) d’une machine asynchrone.

• Modélisation et commande des convertisseurs : onduleurs - Durée : 0.25 Jour

  • Suite du cours précédent, ce module approfondit les stratégies de commande des onduleurs, en étudiant l’impact de différents paramètres sur la qualité de la conversion.
  • Gestion des modes dégradés : détection des modes dégradés. Modes dégradés pour onduleurs (ASC/OC).
  • Les principes de commande des machines synchrone et asynchrone par la méthode des flux orienté associés aux modes de commande de la MLI : sinusoïdale et commande vectorielle.
  • Optimisation de la commande : choix des fréquences de découpage, réduction des harmoniques de courant, réduction des pertes par commutation et par conduction des transistors. Cas pratiques. Application à la commande de couple d’une machine asynchrone. Modélisation et simulation des commandes haut niveau appliquées à la régulation en couple d’une machine synchrone Essais au bancs moteur sur l’onduleur conçu au module n°5 (ECOND-FR).
  • Synthèse de la commande bas niveau, moyen niveau et haut niveau de l’onduleur conçu dans le module. Simulation et modélisation numérique de la commande. Réglage du régulateur analogique de la régulation de courant. Validation de la performance dynamique de la régulation.

• Examen & Travaux Dirigés - Durée : 0.25 Jour

  • Cette session finale est consacrée à l'évaluation des connaissances acquises au cours de la semaine et aux travaux dirigés pour valider la compréhension des concepts de modélisation et de commande.
  • Une grande partie (la partie la plus significative) des cours théoriques de ce module fera l'objet d'application dans le cadre du mini-projet sous forme d’exercices de conception ou d’essais d’analyse et de validation.
  • À ce stade (design complet des convertisseurs en intégrant le design de la commande), pour tous les convertisseurs : déclinaison du CDC fonctionnel et dysfonctionnel sous forme de plan de validation.
  • Validation fonctionnelle : respect des critères de puissance, de rendement et de température.
  • Validation des critères dynamiques associés aux régulateurs et calibration si nécessaire.
  • Validation du modèle thermique et de fiabilité via un cyclage.
  • Validation dysfonctionnelle : validation des modes refuges en cas de défaut.
  • Validation CEM : Analyse RSIL, respects des gabarits.