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Programme(s) : 7694

Profils(s) : Tous profils

ELE355 ET ELE550

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Ambrish Chandra

PLAN DE COURS

Hiver 2024
ELE656 : Asservissement des machines électriques (3 crédits)

Préalables

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours

Au terme de ce cours, l'étudiant ou l'étudiante aura revu les notions de base nécessaires à la compréhension des asservissements et se sera familiarisé avec les éléments nécessaires à leur réalisation.

Asservissement des machines à courant continu : alimentation par redresseurs et hacheurs, comparaison de performances avec redresseurs double alternance en pont commandé, semi-commandé et hacheurs, entraînement triphasé, opération en boucle fermée en régulation de vitesse ou de couple. Asservissement des moteurs asynchrones : réglage de la vitesse, alimentation par onduleurs et cycloconvertisseurs, principes de réglage à fréquence variable, caractéristiques de fonctionnement en boucle ouverte et boucle fermée, freinage. Excitation des alternateurs synchrones par redresseurs contrôlés : opération en boucle fermée. Asservissement de machines synchrones. Commande analogique ou numérique, basée sur microprocesseur. Conception assistée par ordinateur.

Séances de laboratoire et travaux pratiques. Exemples pratiques de systèmes de contrôle.

Objectifs du cours

Revoir les notions de base nécessaires à la compréhension des asservissements des machines électriques en utilisant des convertisseurs statiques; présenter les modélisations des machines dans le repère (plan) ‘abc’ et dans le repère (plan) ‘dq’; élaboration des commandes : commande scalaire en tension, commande par orientation du flux et commande Directe du Couple (DTC) et de présenter les logiciels d’implantation des commandes pour des boucles de régulation comprenant l'ensemble convertisseur-machine (nous accordons une importance particulière à la réalisation pratique des entrainements et l’utilisation de certains équipements industriels

Stratégies pédagogiques

Un cours par semaine où la théorie d'asservissement des machines électriques et la conception de convertisseurs statiques seront expliquées. Des exemples seront étudiés et simulés pour permettre aux étudiant(e)s de bien assimiler la théorie. Quatre (04) heures de laboratoire aux deux semaines qui permettront à l’étudiant(e) de simuler à l’aide des logiciels dédiés et de vérifier expérimentalement la validité des réponses théoriques.

Des exemples de conception et de réalisation seront traités.

Utilisation d’appareils électroniques

N/A

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Mardi	18:00 - 22:00	Laboratoire aux 2 semaines
	Mercredi	18:00 - 21:30	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Abdelhamid Hamadi	Activité de cours	cc-Abdelhamid.HAMADI@etsmtl.ca	A-2760
01	Mounir Benadja	Laboratoire aux 2 semaines	mounir.benadja@etsmtl.ca

Cours

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
	1. Considérations générales sur l'asservissement des machines électriques	3 heures
	2. Les machines à courant continu 2.1 Introduction 2.2 Caractéristiques mécaniques des machines à courant continu 2.3 Différents types de variation de la vitesse 2.4 Fonctions de transfert des machines à courant continu	3 heures
	3. Convertisseurs de puissance 3.1 Introduction 3.2 Convertisseurs de type alternatif-continu (pont double alternance à thyristors, pont mixte double alternance, pont triphasé à thyristors, pont mixte triphasé, pont triphasés à thyristors à têtes bêches) 3.3 Convertisseurs de type continu-continu (hacheur abaisseur, hacheur abaisseur/élévateur réversible en courant, hacheur en pont)	6 heures
	4. Régulation 4.1 Introduction 4.2 Principes de régulation 4.3 Critères de stabilité et de performance 4.4 Régulateurs P, PI, PID, PD 4.5 Compensation d'une boucle d’asservissement de courant et de vitesse du moteur alimenté par un convertisseur alternatif-continu (validation avec Power Systems de Matlab ) 4.6 Compensation d'une boucle d’asservissement de courant et de vitesse du moteur alimenté par un hacheur abaisseur/élévateur réversible en courant avec récupération d’énergie durant le freinage (validation avec Power Systems de Matlab )	6 heures
	5. Machines à courant alternatif 5.1 Machine asynchrone 5.2 Introduction et concepts de base 5.3 Circuit équivalent, puissance et couple 5.4 Caractéristique mécanique couple-vitesse 5.5 Convertisseurs pour alimentation des moteurs à induction	3 heures
	6. Commandes scalaires en tension et courant du MAS triphasé alternatif 6.1 Circuit équivalent 6.2 Élaboration du schéma de commande 6.3 Régulation de vitesse à V/f constant 6.4 Implantation, régulation de vitesse et validation du MAS à V/f constant alimenté par un onduleur triphasé de tension.	3 heures
	7. Commandes indirecte (IFO) et directe (DFO) du flux orienté du MAS triphasé alternatif 7.1 Circuit équivalent 7.2 Modélisation dans le plan abc et dq0 7.3 Élaboration des lois de commande 7.4 Implantation, régulation de vitesse et validation du MAS avec récupération d’énergie durant le freinage avec Power Systems de Matlab	6 heures
	8. Moteurs synchrones triphasés à aimants permanents (MSAP) 8.1 Introduction 8.2 Circuit équivalent 8.3 Modélisation de la MSAP dans le plan abc et dq0 8.4 Commande indirecte du flux orienté (IFO) du MSAP 8.5 Élaboration des lois de commandes 8.6 Implantation, régulation de vitesse et validation du MSAP avec récupération d’énergie avec Power Systems de Matlab	3 heures
	9. Génératrice synchrones triphasés à aimants permanents (GSAP) 9.1 Circuit équivalent 9.2 Modélisation dans le plan abc et dq0 9.3 Commandes IFO de la génératrice synchrone à aimants permanents 9.4 Élaboration des lois de commande 9.5 Implantation, régulation de vitesse et validation de la génératrice couplée à une éolienne avec Power Systems de Matlab	3 heures
	Examen mi-session	3 heures
	Total	39 heures

Note : Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine

Laboratoires et travaux pratiques

Date	Description	Heures
	Travaux pratiques 1: Commande de machine à courant continu (simulation) Environnement de travail « Sim Power Systems » et « Simulink » de Matlab Principes de contrôle de vitesse et de démarrage d’un moteur à courant continu Synchronisation des impulsions d’amorçage des thyristors Entraînement d’un moteur à courant continu à excitation séparée avec un pont triphasé tout commandé	4 heures
	Travaux pratiques 2: Commande de machine à courant continu (simulation et expérimentation) Détermination des paramètres de la machine à courant continu Détermination des fonctions de transfert de la machine à courant continu Réglage par boucle de rétroaction Entraînement quatre quadrants d’une machine à courant continu à l’aide de deux convertisseurs en pont tout commandés Variateur de vitesse industriel moderne (DCS400 de ABB)	8 heures
	Travaux pratiques 3: Commande de machine asynchrone (simulation et expérimentation) Convertisseur de tension Commande à MLI (modulation de largeur d’impulsion) Commande par hystérésis Commande de la machine asynchrone en boucle ouverte	8 heures
	Travaux pratiques 4: Commande de machine asynchrone (expérimentation) Commande directe de couple Commande de machine asynchrone en boucle fermée Variateur de vitesse industriel moderne (ACS600 de ABB)	4 heures
	Total	24 heures

Utilisation d'outils d'ingénierie

Simulations des convertisseurs statiques de l’électronique de puissance à l’aide des logiciels Simulink et Power Systems de Matlab.
Caractérisation de la qualité de conversion d’énergie à l’aide d’un analyseur d’énergie
Utilisation des équipements de traitement et de visualisation des signaux de puissance
Utilisation des différents capteurs de tension et de courant

Évaluation

Activité	Description	%	Date de remise
	Projet	15 %
	Laboratoires	25 %
	Examen intra	30 %	21 février 2024
	Examen final	30 %

Chaque étudiant(e) est tenu(e) de réaliser un mini-projet (étude de cas réel) de rédiger un rapport et d’exposer son travail devant ses confrères et consœurs

Les examens sont d'une durée de trois (3) heures. L'examen final ne couvre que la matière des cours présentée après l’examen d’intra

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	21 février 2024

Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

-10 % par jour de retard incluant la fin de semaine.

Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page "Citer, pas plagier !" (https://www.etsmtl.ca/Etudes/citer-pas-plagier). Les clauses du règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS (« Règlement ») s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique) pour identifier les actes qui constituent des infractions de nature académique au sens du Règlement ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignant(e) du cours.

Documentation obligatoire

Les notes de cours sont affichées sur le site web Moodle.

Les cahiers de laboratoires sont reprographiés et seront en vente à la Coop.

Ouvrages de références

MAYÉ PIERRE, Problèmes corrigés d'électronique de puissance, Dunod, 2013.
MOHAN, NED, Electric Power Systems, A First Course, Wiley, 2012.
M.D. SINGH, Power Electronics, McGraw Hill series, 2nd ed.2012.
SÉGUIER GUY, Électronique de puissance: Structures, fonctions de base, principales applications, Dunod; 9ième ed., 2011.
LASNE LUC, Électronique de puissance, Dunod, 2011.
MAKALLIKARJUNA A. PRASAD, BALASUBBA M. REDDY and S. SIVANAGARAJU, Power Electronics, Prentice-Hall, 2010.
DANIEL HART, Power Electronics, McGraw-Hill Science / Engineering / Math, 1st ed. , 2010.
TRIPATHY, Power Electronics, Alpha Science International, 2009.
KRISHNA KANT and VINEETA AGRAWAL, Power Electronics, BPB Publications, 2008.
PINARD M., Convertisseurs et Électronique de puissance: Commande, description, mise en oeuvre, Dunod, 2007.
FREDE BLAABJERG, ZHE CHEN and JERRY HUDGINS, Power Electronics for Modern Wind Turbines, Morgan & Claypool Publishers, 1st ed., 2006.
PHILIPPE BARRADE, Électronique de puissance, Presses Polytechniques Romandes, 2006.
PHILIPPE BARRADE, Électronique de puissance, Eyrrol, 2006.
LAROCHE , Électronique puissance: convertisseurs: cours et exer. corriges, Dunod, 2005.
A ASHGAR, Power Electronics, Prentice-Hall of India Pvt.Ltd , 2004.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/

Autres informations

Le cours a lieu le lundi de 13h30-17h00
Laboratoire groupe A : Mardi 18h-22h
Examen Intra : 20 février 2023
Début des cours : 5 janvier 2023
Fin des cours : 15 avril 2023
Examens finaux : du 17 au 27 Avril
Relâche : du 27 Février au 4 Mars 2023
Congés fériés : 7 au 10 avril 2023 - Congé de Pâques
Permutations d’horaires : Jeudi 13 avril 2023 Horaire du lundi (lundi 10 avril congé férié)

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Plan de travail pour la session HIVER 2023
Asservissement des machines électriques I, ELE656-01
Chargé de cours: Abdelhamid Hamadi

Janvier/Février

Février/Mars

Mars

Mars Avril

5-6

9-13

16-20

23-27

30-03

6-10

13-17

20-24

27-03

6-10

13-17

20-24

27-31

3-7

10-14

Cours 1

Cours 2

Cours 3

Cours 4

Cours 5

Cours 6

Examen Intra

Relâche

Cours 7

Cours 8

Cours 9

Cours 10

Cours 11

Cours 12 Permutation Cours le 13 avril

Lab1

Lab2

Lab 3

Lab3

Lab 4

Lab 4 SGA2

Lab 5 SGA1

Lab 5 SGA2

Lab 6 SGA1

Lab 6 SGA2

SGA1

SGA2

SGA1

SGA2

SGA1

SGA2

SGA1