• Développer chez l'étudiant(e) la capacité d’identifier et d’analyser le fonctionnement des différents types de machines électriques en vue de leur utilisation comme moteur ou génératrice;
• Analyser le fonctionnement et concevoir les différents types de convertisseurs statiques utilisés pour l’alimentation des machines électriques à vitesse variable;
• Analyser le fonctionnement des différentes associations machines-convertisseurs tant en mode de motorisation qu’en mode de récupération d’énergie;
• Étudier, analyser et choisir un entraînement à vitesse variable en fonction des exigences de la charge ;
• Appliquer le concept des entraînements à la génération d’énergie à partir des sources d’énergie renouvelables de types éoliennes, ainsi que d’autres applications industrielles.

Cours 1   : Les entraînements à vitesses variables  (6 heures)

Présentation des notions de base sur les caractéristiques, la conception et la réalisation des entraînements à vitesses variables en général; approfondir les connaissances sur les structures et diverses configurations possibles pour les entraînements à courant continu et alternatif. Classification des entraînements. Caractéristiques mécaniques des machines électriques asynchrone, synchrone et  à courant continu. Représentation des différentes charges mécaniques.

Cours 2   : Les convertisseurs statiques pour les machines électriques (6 heures)

Nous allons faire la synthèse des connaissances sur les convertisseurs statiques utilisés comme sources d'alimentation pour les différentes machines électriques.  Nous étudierons également les différentes topologies ainsi que les stratégies de commande de l'ensemble convertisseur-machine pour diverses applications industrielles.

Cours 3   : Entraînements à base de machines à courant continu  (6 heures)

Modélisation en régime permanent et dynamique de la machine à courant continu. Différentes excitations et machines à aimants permanents. Fonctionnement dans les quatre quadrants du plan couple-vitesse. Régulation de vitesse et de couple. Applications en mode actionneur et en mode génératrice. Différents modes de freinage. Récupération d’énergie et efficacité énergétique.

Cours 4   : Entraînements à base de machines asynchrones  (12 heures)

Étude de la machine asynchrone en régime permanent et en régime transitoire.  Fonctionnement en moteur et en génératrice, les différentes lois de commande et les applications industrielles. Modélisation en régime transitoire des machines à courant alternatif, les différentes transformations d’axes, modèle de la machine asynchrone dans les nouveaux repères. Commandes scalaire et vectorielle de la machine asynchrone. Commande de la machine asynchrone à double alimentation. Applications en mode actionneur et en mode génératrice. Différents modes de freinage. Récupération d’énergie. Application aux sources d’énergie renouvelables.

Cours 5   : Entraînements à base de machines synchrones  (6 heures)

Étude des machines synchrones à inducteur bobiné et à aimants permanents. Modélisation en régime permanent et dynamique. Fonctionnement en moteur et en génératrice. Mode synchrone proprement dit. Étude de la machine synchrone autopilotée alimentée par onduleur de tension et par commutateur de courant. Démarrage, autopilotage et lois de commande. Application aux sources d’énergie renouvelables.

Travaux à remettre

• Une série de trois (3) devoirs
• Un (1) rapport de projet

Le projet et les devoirs seront réalisés par groupe de deux (2) étudiants.

Projet : La date est à déterminer. Chaque étudiant(e) est tenu(e) de réaliser un projet (étude de cas réel), de rédiger un rapport et d'exposer son travail devant ses confrères et consœurs.

La politique pour la remise des travaux en retard est la suivante : - 20 % par jour de retard incluant la fin de semaine.

AL-HADDAD, K., Entraînements électriques, SYS839, Note de cours, COOP ÉTS, 2009.

SINGH B., CHANDRA A., AL-HADDAD K.  Power Quality: Problems and Mitigation Techniques,

ISBN: 978-1-118-92205-7,  Willy 2015, PP. 600.

HAITHAM ABU-RUB H., MARIUSZ MALINOWSKI M., AL-HADDAD K., Power Electronics for Renewable Energy Systems, Transportation and Industrial Applications, Wiley-IEEE, July 2014.

GOPAL, D., Power Semiconductor Controlled Drives, Prentice Hall, 1989.

BOSE B. K., Power Electronics and Motor Drives: Advanced and Trends, Academic Press, 2006.

MOHAN N., Electric Machines and Drives, A First Course, Wiley, 2012.

WU B., LANG Y., ZARGARI N., KOURO S., Power Conversion and Control of Wind Energy Systems , Wiley-IEEE Press, 2011.

CHAPMAN S. J., Electric Machinery Fundamentals, McGraw Hill, 2012.

KRAUSE P. C., Analysis of electric machinery and drive systems, Hoboken, New Jersey : Wiley ; Piscataway, NJ : IEEE Press; 2013, Accès en ligne.

MOHAN N., UNDERLAND T. M., ROBBINS W. P., Power Electronics Converters Applications and Design, J. Wiley & Sons, 2003.

BOLDEA I., NASAR S. A., Electric drives, Boca Raton : Taylor & Francis, CRC Press, Third edition, 2017.

WILDI T., Electrical Machines Drives and Power Systems, 2^nd Ed., Prentice Hall, 2006.

https://ena.etsmtl.ca/