Dimensionnement des actionneurs électriques alimentés à fréquence variable sous faible tension : I. Analyse du problème couplé magnétique, thermique, électrique

Laboratoire d'Électromécanique, Université de Technologie de Compiègne, BP 20529, 60205 Compiègne Cedex, France

Auteur de correspondance : jean-marie.biedinger@utc.fr

Reçu : 8 Juillet 1997
Révisé : 1 Avril 1998
Accepté : 1 Avril 1998
15 Juillet 1998

Résumé

L'objectif de cet article est de présenter la synthèse d'un modèle d'analyse pluridisciplinaire adapté à la caractérisation des performances d'un entraînement électrique alimenté à fréquence variable sous faible tension. Le modèle prend en compte le couplage entre les phénomènes électromagnétique, thermique et électrique. Il permet d'étudier le fonctionnement sous les conditions de régime thermique permanent ou transitoire qui interviennent dans la définition des cycles de travail des engins de traction à énergie embarquée. Ce modèle d'analyse constitue un élément d'une procédure de dimensionnement optimal qui sera développée dans un article séparé ; aussi l'exposé est-il conduit en explicitant les dépendances fonctionnelles entre les paramètres de dimensionnement et les performances. La procédure d'analyse est appliquée à l'étude d'un moteur à aimants permanents périphériques alimenté suivant le mode "brushless trapézoïdal" ; les performances sont évaluées pour deux types de cycle de travail : le cycle S1 en régime permanent, et le cycle S2 en régime thermique transitoire ; l'influence des paramètres de commande du convertisseur est examinée.

Abstract

In this paper, the autors present a model for the multidisciplinary operation analysis of a variable frequency electrical drive, in the case of low voltage supply. This model takes into account the coupling between the electromagnetic, thermal and electrical phenomena. It allows to evaluate the performances under permanent or transient thermal conditions, as we can find in the working cycles of electrical vehicles with on board energy supply. This model is a part of an optimal design procedure, which will be described in an other article. For this reason, this paper is devoted to explain the dependences between the design variables and the performances. The proposed model is applied to a permanent magnet brushless DC motor. The performances are evaluated for the S1 and S2 duty-cycling operations. The influence of the driving parameters of the converter is also examined.