Z.A.la Clef Saint Pierre 5 avenue du Groupe Manoukian 78990 Elancourt tél. : (33) 01 30 66 08 88 fax : (33) 01 30 66 72 20 http// :www.didalab.fr e-mail : ge@didalab.fr

Référence : EP360010

Redresseur / Gradateur Triphasé

Guide Technique EP360

EP 360010

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Sommaire

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1  Introduction 5 

2  Description 6 2.1  Accessoires 6 2.2  Module EP360 7 2.2.1  Puissance 7 2.2.2  Synchronisation 8 2.2.3  Sécurité d’excitation 8 2.2.4  PTO 8 2.2.5  Partie commande 9 

3  Sécurité 10 3.1  Sécurité température PTO 10 3.2  Sécurité sur les courants 10 3.3  Sécurité sur le courant d'excitation 10 

4  Mise en service 11 4.1  Partie commande 11 4.2  Codeur 12 4.2.1  Utilisation avec le codeur Didalab 13 4.2.2  Utilisation avec la charge active Leroy-Somer 13 

4.3  Logiciel de pilotage en mode autonome 14 4.3.1  L’écran de contrôle 14 4.3.2  Utilisation 15 4.3.3  La barre des menus 16 

4.3.3.1  Mode 16 4.3.3.2  Configurer 18 4.3.3.3  Help 20 4.3.3.4  Oscillo 21 

4.4  Câblage de la partie puissance 21 4.4.1  PTO 21 4.4.2  Sécurité d’excitation 22 4.4.3  Diode de roue libre 22 4.4.4  Redressement monophasé 22 4.4.5  Gradateur monophasé aval 23 4.4.6  Redressement triphasé 23 4.4.7  Gradateur triphasé aval 24 

5  Les différents modes de fonctionnement 26 5.1  Redresseur monophasé 26 5.1.1  PD2 à diode 26 5.1.2  Cellule de commutation 26 5.1.3  PD2 à thyristor 26 5.1.4  PD2 Mixte symétrique 27 5.1.5  PD2 mixte asymétrique 27 

5.2  Gradateur aval monophasé 27 5.3  Redresseur triphasé 28 5.3.1  PD3 à diodes 28 

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5.3.2  PD3 à thyristors 28 5.3.3  PD3 mixte 28 

5.4  Gradateur aval triphasé 29 

6  Maintenance 30 

7  Environnement 31 7.1  Conditions d’utilisation 31 7.2  Matériel recommandé 31 7.2.1  Alimentation 31 7.2.2  Groupe d’essai machine asynchrone triphasée 31 7.2.3  Groupe d’essai machine à courant continu 31 7.2.4  Charge résistive 2 kW 31 7.2.5  Appareil de mesure 32 

8  Logiciel D_EP360 (Option) 33 8.1  Présentation 33 8.2  Démarrage du logiciel 34 8.3  L’IHM 34 8.3.1  La barre des menus 34 

8.3.1.1  Le menu Fichier 34 8.3.1.2  Le menu Edition 35 8.3.1.3  Le menu Choisir 35 8.3.1.4  Le Menu Affichage 35 8.3.1.5  Le menu configurer 36 Partie opérative… 36 

8.3.2  La barre des outils 38 8.3.3  Ecran synoptique et objets associés 39 8.3.4  Ecran "Tracé de courbes de réponses temporelles" 42 

8.3.4.1  Calcul d’une constante de temps en régime d'échelon constant 43 8.3.4.2  Calcul d’un temps de réponse à 5 % 44 8.3.4.3  Détermination d’un dépassement absolu et relatif 45 8.3.4.4  Calcul du déphasage et des rapports d'amplitude en régime Sinus 46 

8.3.5  L'écran "Comparaison de courbes réponses temporelles" 47 8.4  Annexe : Caractérisation de réponses temporelles 50 8.4.1  Définition "temps de réponse à 5%" 50 8.4.2  Définition "constante de temps" 51 8.4.3  Définition "dépassement" 52 8.4.4  Définitions "rapport d'amplitude" et "déphasage" en régime harmonique 52 8.4.5  Caractérisation de la réponse à un échelon constant d’un système du deuxième ordre 54 

Guide technique

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1 Introduction Le module EP360 est un redresseur gradateur didactique 1.5 KW. Il permet l’étude des convertisseurs de puissance alternatif / continu et alternatif / alternatif. Le module EP360 de base permet l’étude :

Des redresseurs : Monophasé de type :

PD2 à diodes, Cellule de commutation, PD2 à thyristors, PD2 mixte :

• Symétrique, • Asymétrique,

Triphasé du type : PD3 à diodes, PD3 à thyristors,

PD3 mixte Des gradateurs aval :

Monophasé, Triphasé.

La version EP360C (asservissement) permet l’étude :

Des interfaces de puissance : o Commande tension, o Commande courant,

En boucle ouverte, En boucle fermée de vitesse avec un

Correcteur PID, Correcteur en « Z ».

Les parties sous puissance sont isolées optiquement par rapport à la partie commande. Le choix du mode de fonctionnement et le paramétrage s’effectuent par logiciel. L’appareil intègre différentes sondes tension et courant opto-isolées, permettant une mesure des différents points du pont.

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2 Description 2.1 Accessoires

Les accessoires livrés avec le module EP360 sont :

Une alimentation 24 V 3A avec cordon secteur Réf. : EGD000005

Une souris USB

Un cordon Ethernet 2m RJ45

Un shunt pour la sécurité PTO

Guide technique

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2.2 Module EP360 Le module EP360 est composé de :

2.2.1 Puissance

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

La partie puissance est composée : De 6 thyristors (T1 àT6), D’une diode de roue libre (Drl).

Pour le pilotage des thyristors, le module utilise des « Actives gates ». L’amorçage des thyristors est garanti pour une tension supérieure à 100V RMS. Les thyristors T1 à T6 peuvent être configurés :

En thyristor, En diode (dans ce cas le thyristor

est piloté sur 120°). La partie Puissance est opto-isolée par rapport à la partie commande.

Des sondes sont intégrées dans la partie puissance : 7 sondes de courant, 4 sondes tension (la référence est la borne -).

Sécurité PTO

Sécurité d’excitation

Synchronisation

Puissance Commande

4 sorties analogiques +/- 10V

Entrée analogique +/-10 V

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2.2.2 Synchronisation

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

12

3 U23

U12

U31

La synchronisation est effectuée à partir des douilles 1, 2 et 3 du synchronisateur. Le module de synchronisation doit être connecté sur une alimentation triphasée ou monophasée (phase / neutre ou phase / phase). La tension d’alimentation doit être comprise entre 100 et 400 V RMS. Le module de synchronisation est opto-isolé par rapport à la partie commande. En triphasé :

• Le module de synchronisation peut fonctionner dans le sens direct et indirect.

• Utilise les tensions composées (phase/ phase).

2.2.3 Sécurité d’excitation

Sécurité ExcitationExcitation Safety

La sécurité d’excitation permet d’arrêter le pont s’il y a une rupture de l’excitation sur un moteur CC à excitation séparée.

2.2.4 PTO

PTO

La Protection Thermique à l’Ouverture permet de protéger la charge en cas de surchauffe de celle-ci. Le pont est livré avec un shunt permettant d’inhiber la sécurité PTO.

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2.2.5 Partie commande

La partie commande est réalisée avec un microsystème fonctionnant sous WINDOWS CE 6.0 et d’un logiciel de contrôle « ep360 ». La partie commande est composée :

d’une Interface Homme Machine

d’un afficheur d’une souris USB

d’une entrée analogique E +/-10V opto-isolée par rapport à la partie puissance,

de 4 sorties analogiques +/- 10 V opto-isolées par rapport à la partie puissance,

d’une interface codeur, d’une entrée USB maitre, d’une prise Ethernet

10/100Mbits RJ45.

S1 S2 S3 S4E

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3 Sécurité Cet appareil est muni de sécurités destinées à le protéger contre un certain nombre de fausses manœuvres involontaires qui peuvent survenir en cours de manipulation. Il n'est pas indestructible et ce n'est pas une bonne idée de chercher la faille qui permettrait de le mettre en panne. Ces protections permettent seulement de dispenser l'enseignement avec un minimum de sérénité et c'est déjà beaucoup dans cette discipline complexe qu'est l'électronique de puissance. Chaque fois que l'appareil se met en défaut, il s'arrête de fonctionner et il délivre une information sur la nature du défaut qui l'a poussée à s'arrêter.

3.1 Sécurité température PTO La sécurité Protection Température à l’Ouverture arrête le fonctionnement du module EP360. Cette sécurité est non débrayable.

3.2 Sécurité sur les courants Il y a 2 sécurités sur les courants dans les différentes branches :

• Contrôle du courant moyen (supérieur à 20 A), • Contrôle du pic de courant (supérieur à 40 A).

3.3 Sécurité sur le courant d'excitation Pour les structures où c'est opportun, le courant d'excitation d'un moteur à courant continu à excitation parallèle est surveillé et un défaut est détecté s'il descend en dessous de 200 mA. Cette surveillance peut être désactivée par la commande appropriée.

Au démarrage, l’appareil étalonne la sécurité courant. Il ne faut surtout pas faire circuler de courant pendant la phase de démarrage de l’onduleur.

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4 Mise en service 4.1 Partie commande

Pour alimenter la partie commande, il faut utiliser une alimentation 24 V 3A.

Brancher la souris sur le port USB du module

Appuyer sur le bouton marche/arrêt, l’afficheur s’allume, et WINDOW CE démarre

Prise 24 V 3A

Prise USB pour la souris

Bouton Marche / Arrêt

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4.2 Codeur Pour raccorder un codeur au module EP360, il faut utiliser la prise DB15HD.

Le brochage du connecteur est le suivant :

Broche Nom Description 1 a Voie a du codeur 2 /a 3 b Voie b du codeur 4 /b 5 I Index du codeur 6 /I 7 U Sonde U moteur brushless 8 /U 9 V Sonde V moteur brushless

10 /V 11 W Sonde W moteur brushess 12 /W 13 +5 V Alimentation du codeur (sortie 200 mA) 14 0 V 15 NC

Les signaux doivent être en RS422. L’onduleur charge chaque ligne avec une impédance de 120 Ohms. Le brochage du connecteur DB15HD est compatible avec les variateurs Leroy-Somer Unidrive.

Prise DB15 codeur

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4.2.1 Utilisation avec le codeur Didalab Il faut monter l’ensemble codeur sur le groupe machine

L’onduleur alimente le codeur. La résolution du codeur est de 500 points par tour.

4.2.2 Utilisation avec la charge active Leroy-Somer Il faut utiliser l’interface codeur Didalab car la charge active a aussi besoin des signaux codeurs.

interface codeur Organe Câble

Codeur Moteur brusless Câble vert codeur Maitre Au module Unidrive Câble VGA DB15HD Esclave Onduleur EP360 Câble VGA DB15HD

La résolution de codeur de la charge active est de 4096 points par tour.

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Pour avoir une mesure de la vitesse, il faut mettre la charge active sous tension (elle alimente le codeur).

4.3 Logiciel de pilotage en mode autonome Pour démarrer le logiciel EP360, il faut cliquer sur l’icône « EP360 »

Le logiciel « ep360 » s’exécute et affiche l’écran suivant :

4.3.1 L’écran de contrôle La figure suivante présente l’écran de contrôle :

Valeur de l’angle

Valeur courante de l’angle

Tableau de visualisation des mesures instantanées du pont

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4.3.2 Utilisation Après avoir choisi le mode de fonctionnement, le système attend des synchronisations secteur :

Lorsque la synchronisation secteur est détectée, il faut alors appuyer sur « RUN » pour mettre le pont en fonctionnement :

Mode de fonctionnement

Angle modifiable lors du fonctionnement

Mesures effectuées par le système de synchronisation

État du pont

Passage en mode RUN/STOP

Application consigne origine

RAZ des défauts

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Pour Arrêter le pont, il faut cliquer sur le bouton « Stop ».

Lorsqu’un défaut apparait, le pont se met automatiquement en mode « Stop »

Quand le défaut disparait, le système annule le défaut, Il peut alors redémarrer.

4.3.3 La barre des menus

4.3.3.1 Mode Le menu « Mode » permet de définir le mode de fonctionnement du pont.

4.3.3.1.1 Monophasé L’utilisateur a le choix avec les modes suivants :

PD2 à diode Cellule de commutation PD2 à thyristor Pont mixte Symétrique

Asymétrique Gradateur

4.3.3.1.2 Triphasé L’utilisateur a le choix avec les modes suivants :

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PD3 à diode PD3 à thyristor Pont Mixte Gradateur

4.3.3.1.3 Exit Permet de quitter le logiciel. Le pont est mis en défaut et interdit toute commande.

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4.3.3.2 Configurer

4.3.3.2.1 Sécurité Une boite de dialogue permet de désactiver les sécurités suivantes : Sécurité d’excitation, Sécurité tension maxi.

4.3.3.2.2 Rampe Une boite de dialogues permet de définir la rampe de variation de l’angle de pilotage.

4.3.3.2.3 Calibration I Excitation Une boite de dialogue permet de configurer le courant d’excitation. Pour configurer cette valeur, il ne faut pas appliquer de courant au niveau de la sécurité d’excitation. Le paramètre est sauvegardé.

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4.3.3.2.4 Codeur Une boite de dialogue permet de configurer le nombre de fentes codeur, ainsi que le défaut de survitesse. Les paramètres sont sauvegardés.

4.3.3.2.5 Sortie analogique La boite de dialogue suivante permet de configurer les signaux visualisables sur les sorties BNC, ainsi que sur l’oscilloscope interne.

G É N I E É L E C T R I Q U E

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-

PTO

Sécurité ExcitationExcitation Safety

Made in France

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / Electronic protected

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La liste des signaux visualisables est la suivante :

Nom Type Unité Description 0 Aucun signal Cde T1 Logique Commande thyristor T1 Cde T2 Logique Commande thyristor T2 Cde T3 Logique Commande thyristor T3 Cde T4 Logique Commande thyristor T4 Cde T5 Logique Commande thyristor T5 Cde T6 Logique Commande thyristor T6 Sync12 Logique Signal de synchro 12 Sync23 Logique Signal de synchro 23 Sync 31 Logique Signal de synchro 31 I1 Analogique A Courant dans le thyristor T1 I2 Analogique A Courant dans le thyristor T2 I3 Analogique A Courant dans le thyristor T3 I4 Analogique A Courant dans le thyristor T4 I5 Analogique A Courant dans le thyristor T5 I6 Analogique A Courant dans le thyristor T6 Ic Analogique A Courant dans le charge U1 Analogique V Tension au point 1 U2 Analogique V Tension au point 2 U3 Analogique V Tension au point 3 Uc Analogique V Tension dans la charge U31 Analogique V Tension synchro 31 U12 Analogique V Tension synchro 12 U23 Analogique V Tension synchro 23 Ie Analogique mA Courant d’excitation

Les tensions U1, U2, U3 et Uc sont mesurées par rapport au point -. La plage de visualisation des sorties analogiques est de +/-10 V Les gains des sorties analogiques sont :

Type Unité Plage Gain TOR 0 -> 0 V

1 -> 3.75 V

Analogique % -100 à 100% 10 %/V A -25,1 à 25,1 A 2.51 A/V V -947.2 à 947.2 V 94.7 V/V mA -9000 à 9000 mA 900mA/V

4.3.3.3 Help Une boite de dialogue affiche la version du logiciel

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4.3.3.4 Oscillo L’oscilloscope interne permet de visualiser les signaux des sorties analogiques.

Pour relancer l’acquisition, il faut cliquer sur le bouton « RUN ». Une boite de dialogue permet de définir la base de temps.

4.4 Câblage de la partie puissance Le câblage de la partie puissance doit être effectué hors tension !

4.4.1 PTO Pour la partie opérative, il faut câbler la sécurité PTO du moteur. La sécurité PTO n’est pas débrayable. Si le moteur ne dispose pas de sécurité PTO, il faut mettre un shunt. Dans ce cas, il faut surveiller la température du moteur.

PTO

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4.4.2 Sécurité d’excitation Le câblage de la sécurité est le suivant :

-

+

Sécurité ExcitationExcitation Safety

La sécurité d’excitation est active par défaut en mode redressement (non active en mode gradateur). Le câblage de la sécurité d’excitation n’a pas de sens. Le courant d’excitation ne doit pas dépasser 4A.

4.4.3 Diode de roue libre La diode de roue libre est à utiliser lorsque la charge n’est pas réversible.

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Pour activer la diode de roue libre Drl, il faut :

Douille puissance Relier + Drl+

4.4.4 Redressement monophasé Le câblage a réaliser est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Cha

rge

Guide technique

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Pour fonctionner en monophasé, il faut câbler : Alimentation Synchronisation Puissance

Phase Douille 1 Douille 1 Neutre Douille 3 Douille 3

L’alimentation en monophasé peut être réalisée entre : Phase/neutre, Phase/phase (à partir d’une source triphasée). La charge doit être câblée entre :

Douille + -

4.4.5 Gradateur monophasé aval Le câblage à réaliser est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / E lectronic protected

Charge

Alimentation Synchronisation Puissance Charge Phase Douille 1 Douille bleue

Douille 1 Douille rouge Neutre Douille 3 Douille+

Douille -

L’alimentation en monophasé peut être réalisée entre : Phase/neutre, Phase/phase (à partir d’une source triphasée).

4.4.6 Redressement triphasé Le câblage à réaliser est le suivant :

EP 360010

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T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / E lect ronic protected

Cha

rge

Pour fonctionner en triphasé, il faut câbler les douilles 1, 2 et 3

Alimentation Synchronisation Puissance Phase 1 Douille 1 Douille 1 Phase 2 Douille 2 Douille 2 Phase 3 Douille 3 Douille 3

La charge doit être câblée entre :

Douille + -

4.4.7 Gradateur triphasé aval Le câblage a réaliser est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / E lectronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-

SynchronisationSynchronization100-400 VRMS

PuissancePower

12

3 U23

U12

U31Drl

Drl+

Protection électronique / E lectronic protected La charge doit être insérée entre l’alimentation et le module EP360.

Alimentation Synchronisation Puissance Charge Phase 1 Douille 1 U2

Douille 1 U1 Phase 2 Douille 2 V2

Douille 2 V1 Phase 3 Douille 3 W2

Douille 3 W1

Guide technique

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La sortie du pont doit être mise en cours circuit : Puissance

Relier Douille + Douille -

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5 Les différents modes de fonctionnement 5.1 Redresseur monophasé

5.1.1 PD2 à diode Le montage est le suivant :

T1 T3

T4 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T3

T4 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Diode T3 Diode T4 Diode T6 Diode

L’angle de retard est de 0°, ce qui permet de faire fonctionner les thyristors en diode.

5.1.2 Cellule de commutation Le montage est le suivant :

T1 T3

T6

I1 I3

I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1

T6

I1

I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T6 Thyristor

L’angle de retard est compris entre 0 et 180°. L’angle de repos est de 180°.

5.1.3 PD2 à thyristor Le montage est le suivant :

T1 T3

T4 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T3

T4 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T3 Thyristor T4 Thyristor T6 Thyristor

L’angle de retard des thyristors est compris entre 0 et 180°. L’angle de repos est de 180°.

Guide technique

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5.1.4 PD2 Mixte symétrique Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T3 Thyristor T4 Diode T6 Diode

L’angle de retard des thyristors (T1 et T3) est compris entre 0 et 180°. L’angle de retard des diodes (T4 et T6) est de 0°.

5.1.5 PD2 mixte asymétrique Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T3 Diode T4 Diode T5 Thyristor

L’angle de retard des thyristors (T1 et T6) est compris entre 0 et 180°. L’angle de retard des diodes (T3 et T4) est de 0°.

5.2 Gradateur aval monophasé Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I3

I4 I6

Ic

1

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1

T4

I1

I4

Ic

1

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T4 Thyristor

L’angle de retard des thyristors (T1 et T4) est compris entre 0 et 180°.

EP 360010

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5.3 Redresseur triphasé

5.3.1 PD3 à diodes Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Diode T2 Diode T3 Diode T4 Diode T5 Diode T6 Diode

L’angle de retard est de 0° ce qui permet de faire fonctionner les thyristors en diode.

5.3.2 PD3 à thyristors Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T2 Thyristor T3 Thyristor T4 Thyristor T5 Thyristor T6 Thyristor

L’angle de retard des thyristors est compris entre 0 et 180°. L’angle de repos est de 180°.

5.3.3 PD3 mixte Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T2 Thyristor T3 Thyristor T4 Diode T5 Diode T6 Diode

L’angle de retard des thyristors (T1, T2 et T3) est compris entre 0 et 180°. L’angle de retard des diodes (T4, T5 et T6) est de 0°.

Guide technique

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5.4 Gradateur aval triphasé Le montage est le suivant :

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

T1 T2 T3

T4 T5 T6

I1 I2 I3

I4 I5 I6

Ic

1

2

3

+

-Made in France

PuissancePower

Drl

Drl+

Protection électronique / Elect ronic protected

Composant Fonction T1 Thyristor T2 Thyristor T3 Thyristor T4 Thyristor T5 Thyristor T6 Thyristor

L’angle de retard des thyristors est compris entre 0 et 180°. L’angle de repos est de 180°.

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6 Maintenance Les opérations de maintenance doivent être effectuées hors tension (commande et

puissance) ! Démontage du capot supérieur :

La partie puissance est décrite ci-dessous :

Quantité Type Désignation Carte de commande 1 Fusible 5x20 2A 250V Protection PTO 1 Fusible 5x20 200mA 250V Sécurité d’excitation 1 Fusible 5x20 2A 250V Synchronisation 6 Fusible 5x20 1A 400V Puissance 3 Protistor 10x38 FF10A

6 Thyristor 30TPS12 1 Diode MUR8100

Fusible carte de commande

Fusible PTO

Fusible excitation

Fusible synchronisation

Protistor

thyristor

diode

2 : Soulever le capot du côté droit

3 : Décaler le capot vers la gauche

1 : Enlever les 6 vis de maintien (dessous)

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7 Environnement 7.1 Conditions d’utilisation

L’EP360 est conforme aux normes de sécurité électrique en vigueur. Le matériel a été conçu pour être utilisé dans un environnement de laboratoire d’électronique de puissance : Cet environnement doit répondre aux normes en vigueur : • Protection contre les contacts directs des parties électriques sous tension, • Norme IP2X, • Protection différentielle 30 mA, • Isolation galvanique,…

7.2 Matériel recommandé La liste de matériel est donnée à titre indicatif. L’utilisateur est libre d’utiliser d’autres équipements, mais il devra adapter celui-ci à son environnement global.

7.2.1 Alimentation Pour utiliser le pont EP360, il est nécessaire de disposer d’une alimentation isolée, alternatif variable de puissance de 1 à 3 kW.

7.2.2 Groupe d’essai machine asynchrone triphasée Un moteur asynchrone à cage 1.5 KW 1500tr/mn tension nominale 230.400 VAC triphasé, courant nominal 6,1/3.5 A, protection par sonde PTO Exemple : moteur AC triphasé LSFMV90 de chez Leroy-Somer

7.2.3 Groupe d’essai machine à courant continu 1 Moteur à excitation séparée pour convertisseur 1.5 KW, 200 V, 9.2 A, 1500 Tr, Protection thermique par sonde PTO, plaque à borne didactique, 1 Génératrice à excitation séparée 1.5 KW, 220V, 6.8 A, avec sonde PTO, montée sur balance avec ses accessoires, 1 Codeur incrémental 5V, 500 points par tour, à sortie RS422, 1 Ensemble support chaise haute (≈ 600 mm) avec tous les accessoires d’accouplement des machines, capots de protection, 1 Rhéostat d’excitation pour moteur CC à excitation séparée. Exemple de groupe : MS100 de chez Leroy-Somer

7.2.4 Charge résistive 2 kW - Sélection par commutateur de 0 à 100 % par 5 % - Tension d’utilisation : 230/400 Tri, 230/mono

Résistances cémentées sur tube céramique, ensemble monté en coffre à roulettes.

EP 360010

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7.2.5 Appareil de mesure OSCILLOSCOPE NUMERIQUE : 100 MHz 8 bits, 500 M échantillons/s mini :

- 2 voies à masses flottantes calibres de 5 mV à 100 V/division, base de temps - 5 ns à 5 s/ division, - 1 entrée/sortie série RS232 sur PC, livré avec cordon et logiciel de communication, - Fonctions : analyse harmonique, calcul de puissance, active, réactive, efficace,

apparente, facteur de puissance, Voltmètre, Ampèremètre alternatif et continu, Ohmmètre.

Livré avec son alimentation, valise de rangement, 2 adaptateurs BNC/banane 4 mm isolés. SONDE DE COURANT : 20 A RMS, Gain 100 mV/A, Fréquence 0 à 100 KHz, préhension d’un câble jusqu’à 19 mm. Multimètres 1000V 10 A

Guide technique

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8 Logiciel D_EP360 (Option) 8.1 Présentation

Le logiciel de contrôle et de commande « D_EP360 » permet l’étude d'asservissements et de régulations sur convertisseur de puissance "Redresseur EP360000" associé à un groupe moteur/générateur de 1.5KW. Un codeur incrémental doit être accouplé aux rotors et éventuellement une charge active "ELD151000".

Le logiciel « D_EP360 » (coté ordinateur de type P.C.) est une I.H.M (Interface Homme Machine) permettant de :

• configurer le convertisseur de puissance EP360 (Structure du pont), • choisir le type d'alimentation du moteur (en tension ou en courant), • choisir et définir la charge mécanique (Ex : configuration de la charge active), • choisir le type de régulation (en vitesse), • choisir l'état de la boucle (boucle ouverte, boucle fermée), • choisir le type de correcteur (P, PI, PID, Echantillonné, … etc), • choisir type de consigne (échelon, rampe, sinus, profil trapézoïdal de vitesse,

suivi de consigne,…), et définir les valeurs, • visualiser les différentes grandeurs de manières statiques ou dynamiques

(courbes de réponses temporelles). • sauvegarder puis comparer des courbes de réponses temporelles obtenues avec

des configurations différentes, • etc…

Remarques:

Lorsque l'on choisit une alimentation en courant du moteur, on met en œuvre un asservissement qui impose le courant dans l’induit du moteur, proportionnel à la grandeur de commande. La correction de cette boucle d'asservissement est de type PI numérique.

Lorsque l'on choisit une alimentation en tension, on impose la tension aux bornes du moteur, proportionnelle à la grandeur de commande.

les différents algorithmes de contrôle et de commande (notamment les boucles de régulation et d'asservissement: courant, vitesse, position) sont exécutées par la carte processeur EID510 implantée dans le boîtier EP360000. Le code objet est chargé dans cette carte processeur au moment du lancement du logiciel sur PC "D_EP360".

Un moniteur « D_CCA » est exécuté sur la carte EID510 permettant la communication avec le logiciel sur PC.

La liaison entre le P.C. le système est de type Ethernet.

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8.2 Démarrage du logiciel Il faut mettre sous tension le module « EP360 ». Exécuter le logiciel « d_cca » sur le module « EP360 ». Il ne faut pas exécuter le logiciel « EP360 »

Pour lancer le logiciel coté PC, il faut cliquer sur l’icone « D_EP360 ».

8.3 L’IHM L'écran est partagé en trois parties: - barre des menus principaux, - barre des outils, - zone d'affichage. On distingue trois types d'affichage, correspondant à trois allures d'écran: - affichage du schéma synoptique du système en cours d'expérimentation, - affichage des courbes de réponses temporelles des points sélectionnés sur le synoptique, obtenues après un essai en régime transitoire, - affichage en comparaison de courbes de réponses temporelles, obtenues lors d'essais expérimentaux différents (courbes mémorisées). Au démarrage, c'est l'écran synoptique relatif à l'essai en cours lors de la dernière utilisation qui est rechargé.

8.3.1 La barre des menus

8.3.1.1 Le menu Fichier Permet de charger une configuration ou un essai qui a été préalablement sauvegardé. Enregistrer Permet d’enregistrer la configuration courante. Le logiciel sauvegarde tous les paramètres courants, ainsi que les courbes de réponses, à condition que le transfert des données soit terminé.

Enregistrer sous… Permet de sauvegarder sous un autre nom l’état courant du logiciel.

Imprimer Permet d’imprimer l’écran courant. Aperçu avant impression Permet de visualiser l’impression. Configuration de l’impression Permet de configurer l’imprimante. Quitter Permet de quitter de logiciel.

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8.3.1.2 Le menu Edition La commande Copier, permet de copier l’écran courant dans le presse papier de windows.

8.3.1.3 Le menu Choisir Mode de commande Permet de choisir le mode de commande du servomécanisme :

Commande en boucle ouverte Pour expérimenter le système sans bouclage, c'est-à-dire sans comparateur ni correcteur.

Commande en boucle fermée : Pour expérimenter le système avec bouclage, c'est-à-dire avec comparateur et correcteur.

Interface de puissance Permet de choisir le type de l’interface de puissance alimentant le moteur :

Commande en tension (l’interface de puissance impose la tension aux bornes du moteur proportionnelle à la grandeur de commande),

Commande en courant (l’interface de puissance impose le courant aux dans l’induit du moteur, proportionnel à la grandeur de commande).

Mode enregistrement Permet de choisir le mode de fonctionnement de l’enregistrement : - Mode oscilloscope (fonctionnement comparable à un oscilloscope à mémoire), - Mode enregistreur (fonctionnement comparable à un enregistreur graphique). Unités Permet de définir les unités de : la position, la vitesse, l’accélération, la sortie

régulateur …

8.3.1.4 Le Menu Affichage Barre d’outils

Permet d’afficher ou de cacher la barre d’outils.

Barre d’état Permet d’afficher ou de cacher la barre d’état.

Synoptique Permet d’afficher l’écran synoptique.

A le même effet que de cliquer sur le bouton dans la barre des outils. Courbe

Permet d’afficher l’écran avec les courbes de réponses temporelles.

A le même effet que de cliquer sur le bouton dans la barre des outils. Comparaison

Permet d’afficher l’écran les courbes de réponses temporelles d'une même grandeur mais pour des essais différents.

A le même effet que de cliquer sur le bouton dans la barre des outils.

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8.3.1.5 Le menu configurer Adresse IP

Permet La communication entre le module EP360 se fait par liaison « Ethernet ». Ce sous menu permet de visualiser l’adresse IP.

Echantillonnage Permet de configurer les périodes d’échantillonnages du système.

Nom Valeur description Te 0.010

s Période d’échantillonnage régulateur

Tem 0.010 s

Période d’échantillonnage mesure (acquisition pour le tracé des courbes de réponse temporelle)

Tev 0.005 s

Période d’échantillonnage du capteur de vitesse valable également pour le capteur d’accélération

Tep 0.010 s

Période d’échantillonnage du générateur de profil

Définir couleurs Permet de définir les couleurs des courbes de réponses.

Module EP360 … Une boîte de dialogue permet de définir : - la structure de puissance

- certaines caractéristiques de fonctionnement Ex : Dans le cas d’un hacheur 4Q, la valeur de la fréquence de hachage et la valeur du temps mort.

Rem : Les expérimentations décrites et exploitées dans les recueils de TPs ont été effectuées avec la structure « PD3 mixte »

Cette boîte de dialogue permet aussi de désactiver certaines fonctions de sécurité.

Partie opérative… On accède alors aux différentes grandeurs à renseigner

Pour le « Codeur » Permet de configurer le capteur (utilisé dans la boucle de retour de l'asservissement) , notamment le nombre de fentes par tour et par voie du codeur.

Remarque : Si la charge est la charge active ‘Leroy-Sommer ELD151000’ le nombre de fentes vaut 4096. Il est possible d’inverser le signe de comptage des voies en quadrature de phase.

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Pour la « Charge » La charge mécanique accouplée au moteur peut être

- une charge pilotée par la sortie analogique S4 - une charge externe non pilotée par le module - la charge active ‘Leroy-Sommer ELD151000’ Dans le cas d’une charge pilotée par la sortie analogique S4, cette boîte de dialogue permet de configurer les caractéristiques de cette commande.

Dans le cas où la charge active est sélectionnée, le bloc de commande de cette charge apparaît sur l’écran :

‘Cliquer’ sur la bloc « Charge active » permet l’ouverture d’une boîte de dialogue qui permet de définir les coefficients caractéristiques de la charge mécanique :

-> Cc définit un couple constant indépendant de la vitesse -> a définit un couple proportionnel à la vitesse (frottement visqueux en 10-3 N.m/tr/min)

-> J définit une inertie, couple proportionnelle à l’accélération Pour la « Moteur »

Permet de définir les caractéristiques de la machine utilisée. On doit renseigner - la tension nominale repérée Unom - le courant nominal repéré Inom - la vitesse nominale Pour la « Compensation de frottement sec » Le système de commande permet de compenser les frottements secs intrinsèques de l'ensemble en rotation. Les valeurs à renseigner sont déduites d'un essai de démarrage.

- Si le moteur est commandé en courant, la valeur de Idémarrage à renseigner est la valeur du courant qui permet le juste démarrage du moteur (commande en boucle ouverte) - Si le moteur est commandé en tension la valeur de Udémarrage à renseigner est la valeur de la commande tension (en %) qui permet le juste démarrage du moteur (commande en boucle ouverte) Remarques : - Les grandeurs de démarrage peuvent être différentes suivant le signe de la commande.

- Les valeurs à renseigner sont obligatoirement positives. Remarques : Les grandeur à fournir sont strictement positive. Si toutes les valeurs sont nulles, la compensation est désactivée. Dès qu’une valeur n’est pas nulle, la compensation est activée. Un bloc fonctionnel apparaît alors sur l’écran synoptique.

Mettre des valeur nulles entraîne l’effacement du bloc mais le zone reste sensible. C'est-à-dire : ‘cliquer’ dans la zone du bloc disparu entraîne l’ouverture de la boîte de dialogue qui permet de réintroduire des valeurs non nulles.

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8.3.2 La barre des outils La barre des outils est composée d’un certains nombre d’objets permettant d’activer telle ou telle fonction, de changer d’écran, d’arrêter un enregistrement etc… Dans un état donné, seul les objets utiles sont actifs

Outils accessibles en écrans "synoptiques"

Outil Description

Commande Fichier Ouvrir

Commande Ficher Enregistrer

Copier l’écran dans le presse papier

Imprime l’écran courant

Commande à propos du logiciel

Affichage de l’écran "synoptique"

Affichage de l’écran "Tracé des courbes de réponses temporelles" Seuls les points de mesure qui ont été sélectionnés sont visualisés.

Affichage de l’écran "Comparaison de courbes de réponses temporelles" Les résultats de mesure de l'essai en cours peuvent être visualisés en même temps que d'autres résultats qui ont été mémorisés.

Indicateur de démarrage de l’enregistreur (peut être utilisé pour démarrer un enregistrement)

Indicateur de fin de l’enregistreur (peut être utilisé pour arrêter un enregistrement)

Outils accessibles en écrans "tracé de courbes de réponses temporelles"

Permet de définir la plage de visualisation sur l’axe Y

Permet de définir le coefficient de zoom sur l’axe des temps

Calcul de la constante de temps dominante à partir d’une courbe de réponse à un échelon constant (technique de la décroissance exponentielle)

Calcul du temps de réponse à 5% à partir d’une courbe de réponse à un échelon constant

Calcul le dépassement absolu et calcul du dépassement relatif à partir d’une courbe de réponse à un échelon constant

Calcul des caractéristiques d'un signal sinusoïdal (valeur moyenne, amplitude, fréquence, période et pulsation)

Calcul des caractéristiques d'un bloc de transfert en régime harmonique (Rapport des valeurs moyennes, des amplitudes et déphasage sortie/entrée)

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8.3.3 Ecran synoptique et objets associés L’écran synoptique affiche un schéma de principe du système (voir écran reproduit dans

le chapitre précédent). Il est activé par l'outil Il comprend différents objets sur lesquels l'opérateur peut agir, afin d'effectuer des choix ou réaliser des actions.

Nom Symbole Clic gauche souris

Clic droit souris

Boite de paramètre

Permet de modifier la valeur du paramètre

Interrupteur

Permet de modifier l’état de l’interrupteur

Sonde

Permet de sélectionner ou désélectionner pour l’affichage de la courbe de réponse

Permet d’afficher / effacer la valeur statique de la sonde

Sonde statique

Permet d’effacer la sonde statique

Bouton RAZ

Active/désactive le RAZ (si rouge -> actif)

Exemple d'écran: schéma synoptique actif, en boucle fermée vitesse, avec correcteur PID

Faire un "Clic d i

Faire un "Clic" gauche" pour commuter : → application de la commande

d b d l i

Faire un "Clic gauche" pour changer les valeurs caractéristique de la

Le moteur est alimenté en courant

Faire un "Clic

h

Les actions P

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Remarque :

Lorsque l’on ferme l’interrupteur d’application de consigne, il se produit les actions suivantes : → application de la consigne, → démarrage de l’enregistreur si celui-ci est en mode Stop.

Générateur de consigne Pour définir la consigne, il faut cliquer dans le bloc "Consigne". Il y a alors ouverture d’une boîte de dialogue qui permet de choisir le type de commande et de définir ses caractéristiques. Différents types de commande : - excitation en échelon constant, - excitation sinusoïdale - excitation en rampe limitée, - excitation en profil trapézoïdal, - excitation suivant la tension imposée sur l'entrée externe dans la plage +- 10v (Borne repérée ‘E’ sur la face avant) Le paramètre noté "Retard" est le décalage temporel entre le début de l'enregistrement (t=0 de l'enregistre-ment) et l'instant réel de l'application de la consigne (t=0) du régime transitoire).

Correcteur P.I.D. Lorsque le correcteur P.I.D. est validé, les paramètres de celui-ci sont :

K1, K2 : coefficients d’action proportionnelle, Ti : constante de temps de l’action intégrale, Td et α : constante de temps de l’action dérivée et coefficient de filtrage de celle-ci.

"Cliquer" sur l'un des blocs permet de définir la valeur du (ou des) paramètre(s).

D’autre type de correcteurs sont disponibles :

On y accède par « Choisir » puis « Boucle Fermée » …

Suivant l’état donné aux interrupteurs on est capable de réaliser un correcteur P

ou P+I ou P+D ou P+I+D

En même temps que l’on choisit le correcteur, on choisit également la

grandeur de retour : Position ou Vitesse

Guide technique

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Correcteur en « z » Lorsque le correcteur en « z » est activé, le correcteur en « z » implémenter est d’ordre 3. Les paramètres sont les coefficients des polynômes du numérateur et dénominateur de la fonction de transfert en « z ».

"Cliquer" sur le bloc permet de définir la valeur des paramètres.

Correcteur par retour tachymétrique (ou correcteur cascade)

Ce correcteur n'est mis en œuvre que pour un asservissement en position. C'est en fait un correcteur "cascade" car il y a deux boucles imbriquées. Le retour M1 (boucle externe) est une image de la position et le retour M2 (boucle interne) une image de la vitesse (Retour "tachymétrique") Deux correcteurs de type "PID" sont mis en œuvre. L'un ("externe") est excité par l'écart de position par rapport à la consigne de position et l'autre (interne) est excité par l'écart de vitesse.

Définition de l'affectation des signaux sur les sorties analogiques Il est possible d'obtenir sur l'une ou l'autre des sorties analogiques de mesure (accessibles aux bornes repérées "S1" et "S2" sur la face avant) une image analogique de n'importe quel signal interne du schéma synoptique: Consigne "c", Mesure "M", Ecart "ε", Sortie régulateur "Sr", l'une des sorties "Sp", "Si" ou "Sd" du PID, Position "θ", Vitesse "N" ou accélération "A". « Cliquer » sur l’un des blocs permet d’ouvrir une boîte de dialogue afin de définir quel signal sera concerné, avec quel coefficient de transfert : Le convertisseur Numérique → Analogique étant sur 12 bits, il faut sélectionner les 12 bits parmi les 16 bits (32 ou 64) du codage de la grandeur affichée. Ce choix modifie le coefficient de transfert.

Impossible d'afficher l'image. Votre ordinateur manque peut-être de mémoire pour ouvrir l'image ou l'image est endommagée. Redémarrez l'ordinateur, puis ouvrez à nouveau le fichier. Si le x rouge est toujours affiché, vous devrez peut-être supprimer l'image avant de la réinsérer.

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8.3.4 Écran "Tracé de courbes de réponses temporelles" Il permet de visualiser les évolutions au cours du temps des différentes grandeurs

sélectionnées dans le schéma synoptique. Il est activé par le bouton Exemple:

Remarques : Faire un ‘clic droit’ dans la zone de traçage permet l’ouverture de la boîte de dialogue ci contre :

Pour placer une « sonde », permettant d'afficher ou d’acquérir les coordonnées d'un point d’une courbe de réponse temporelle, il faut :

- sélectionner l’état « Coordonnées point» - sélectionner l’état « Coordonnées point » - positionner le curseur à l’endroit dont on veut connaître la valeur, - cliquer sur le bouton gauche de la souris, - déplacer le curseur où l’on veut positionner le texte, en restant appuyer sur le bouton gauche, - relâcher le bouton gauche.

Pour placer un commentaire lié à un point d’une

courbe, il faut : - sélectionner l’état « Commentaire» - positionner le curseur à l’endroit où l’on veut lier le commentaire, - cliquer sur le bouton gauche de la souris, - déplacer le curseur où l’on veut positionner le texte, en restant appuyer sur le bouton gauche, - relâcher le bouton gauche.

Il y a alors ouverture d’une boîte de dialogue permettant d’éditer le commentaire :

Mode: Boucle Fermée, en Vitesse

Processus: EP360PD3 mixte

Nom fichier: EP360_Cde-I_RV_PI_Qsi05_Ec-400-800.ep

CONFIGURATION: Consigne: Echelon const ant , Valeur Repos = 400 t r/mn,Val. C =800 t r/m n Retard =0.200 sCorrecteur: P IDVitesse K1= 1.00 , T i= 0.15 s, K2= 0.012 A/t r/m nProcessus: Mesure vit esse, Com mande en courant , Charge act ive, a = 6.00 m Nm/(t r/m n)

Date: 10 h 02 mn, 20 March 2013

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (s)376

429

482

535

588

641

694

747

800

853

906t r/m n

MesureConsigne

1.248 s820.07tr/mn

0.199 s410.82tr/mn

DépassementD1 abs = 56.73 tr/mnD1 rel= 13.86 %tpic = 0.180 s

Temps de réponse tr5% = 0.265 s

’Cliquer’ dans la zone commentaire pour le définir

Paramètres pour l'essai effectué

Processus expérimenté, et sa configuration

Liste des courbes affichées (qui ont été sélectionnées)

Allure pointeur de souri si état « Coordonnées de point »

Allure pointeur de souri en état édition « commentaire »

Guide technique

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8.3.4.1 Calcul d’une constante de temps en régime d'échelon constant La définition et la méthode de calcul sont données en annexe ("Décroissance exponentielle). Pour que le logiciel puisse calculer la constante de temps dominante d’une réponse temporelle, il faut :

• "cliquer" sur l’icône constante de temps , ou dans le menu contextuel constante de temps,

• placer une sonde sur la valeur finale du signal, • placer 2 sondes dans la partie de la courbe de forme "décroissance

exponentielle". • "cliquer" où vous voulez placer le résultat.

3- Sonde sur la courbe:

2- Sonde sur la courbe:

4- "Cliquer" à l'endroit souhaité pour affichage

1- Sonde

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Remarques: - Naturellement cet outil ne donne un résultat correct que si le système a un régime dominant du premier ordre. - La méthode de calcul est « la décroissance exponentielle ».

8.3.4.2 Calcul d’un temps de réponse à 5 % La définition ainsi que la méthode de calcul sont données en annexe. Pour que le logiciel puisse déterminer le temps de réponse à 5 % d’une courbe de réponse, il faut :

• "cliquer" sur l’icône temps de réponse , ou dans le menu contextuel temps de réponse,

• sélectionner la courbe dont on veut déterminer le temps de réponse à 5%, • placer une sonde sur la valeur finale, • placer une sonde sur la valeur initiale, bien à l’instant de l’application de

l’échelon

• "Cliquer" à l’endroit où l’on souhaite placer le résultat.

Affichage

2- Acquisitio

3- "Cliquer" à l'endroit souhaité pour affichage

1- Acquisition

!! Attention de bien positionner la sonde "Valeur initiale" à l'instant t = 0 du transitoire

Niveau Niveau

Guide technique

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8.3.4.3 Détermination d’un dépassement absolu et relatif La définition et la méthode de calcul sont données en annexe. Pour déterminer le dépassement d’une courbe de réponse, il faut :

• "clique" sur l’icône ou dans le menu contextuel Dépassement, • sélectionner la courbe dont on souhaite calculer le dépassement, • "cliquer" sur la valeur finale, • "cliquer" sur la valeur initiale, bien à l’instant de l’application de la consigne,

"Cliquer" ou l’on veut placer le résultat.

2- Acquisitio 3- "Cliquer" à l'endroit

souhaité pour affichage

1- Acquisit

!! Attention de bien positionner la sonde "Valeur initiale" à l'instant t=0 du transitoire

EP 360010

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8.3.4.4 Calcul du déphasage et des rapports d'amplitude en régime Sinus La définition et la méthode de calcul sont données en annexe. Pour que le logiciel puisse calculer ces grandeurs il faut :

• "cliquer" sur l’icône , puis placer les sonde comme demandé c'est à dire • placer une sonde sur un maxi de la courbe considérée comme entrée (point qui

sera pris comme référence des déphasages), • placer une sonde le minimum suivant de la courbe considérée comme entrée

(donc en retard de π sur le point de référence), • placer une sonde sur le maxi suivant de la courbe considérée comme sortie

(donc déphasé de ϕ sur le point de référence), • placer une sonde sur le mini suivant de la courbe considérée comme sortie

(donc déphasé de ϕ sur le point n°2), • "cliquer" là où vous voulez placer la fenêtre 'résultats'.

Guide technique

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8.3.5 L'écran "Comparaison de courbes réponses temporelles" Il permet de visualiser, afin de les comparer, les évolutions au cours du temps de mêmes

grandeurs mais pour des essais différents. Il est activé par le bouton

Il aura fallu préalablement sauvegarder chacun des essais par: "Fichier" puis "Enregistrer sous". Attention! Bien attendre que l'enregistrement soit terminé. On inclut en essai dans une comparaison par "Fichier" puis "ouvrir".

On définit les grandeurs, objets de la comparaison par "Choisir" puis "Comparaison de courbes".

Exemple: Etude de l'influence du coefficient d’action proportionnelle sur le comportement d'un asservissement en position

- On définit la grandeur objet de la comparaison "cliquer" sur "Choisir" puis "Comparaison de courbes". Il y a alors affichage de la fenêtre de dialogue ci-contre. - Sur le même plan de comparaison de courbes (plan N°1 qui est le plan principal), il est possible de visualiser un deuxième signal à condition d'avoir activé "2ième courbe" et d'avoir choisi le deuxième signal (la consigne dans ce cas).

Mode: Boucle Fermée, en Vitesse

Processus: EP360PD3 mixte

Nom fichier: EP360_Cde-I_RV-PI_Sin-Wf.ep

CONFIGURATION: Consigne: Sinus, Valeur Repos = 600 t r/mn,Val. C=600 t r/m n, Ampl.=100 t r/m n, Freq.= 2.86500 Hz Ret ard =0.200 sCorrecteur: P IDVitesse K1= 1.00, T i= 0.15 s, K2= 0 .012 A/t r/mnProcessus: Mesure vit esse, Commande en courant , Charge act ive, a = 6.00 m Nm/(t r/m n)

Date: 10 h 08 mn, 20 March 2013

1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 (s)483

509

536

562

589

615

641

668

694

721

747t r/mn

MesureConsigne

2.362 s716.47tr/mn

2.536 s511.85tr/mn

2.452 s712.06tr/mn

2.629 s514.05tr/mn

Relevés en régime harmoniqueT(p) =

S(p)E(p)

avec p = jω

Entrée E = ConsigneSortie S = MesureRapport des valeurs moyennesT(0) = 0.998 = -0.02 dBRapport des amplitudesǁT(jω)ǁ = 0.968 = -0.29 dB

Déphasageϕ(S/E) = -93 ° = -1.62 rad

1- Placer sonde sur un maximum courbe d'entrée

2- Placer sonde sur le minimum suivant courbe d'entrée

3- Placer sonde sur le maximum suivant de la sortie

4- Sonde sur le minimum suivant de la sortie

5- Placer la fenêtre résultats

Courbe considérée comme excitation ou Entrée 'E'

Courbe considérée comme Sortie 'S'

A activer pour visualiser la deuxième courbe (qui sera la consigne)

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Il est possible de comparer deux ensembles de grandeurs: dans l'exemple précédent "Cliquer" sur "Choisir" puis "Comparaison de courbes …" puis "Plan2" puis "Activer" et enfin choisir la grandeur objet de la comparaison qui sera tracée sur le plan 2.

Pour mieux distinguer les courbes et les coefficients de réglages associés, il est conseillé de choisir des couleurs différentes pour chacune des courbes. Pour cela, faire :

Charger les différents essais par une succession de « Fichier » puis « Ouvrir »

Activer le plan n°2 et choisir de visualiser la vitesse

2- ‘double cliquer’ sur la courbe dont on désire changer la couleur

3- Sélectionner la couleur dans la palette puis ‘cliquer’ sur « OK »

4- ‘cliquer’ sur « Valider»

1- « Configurer » puis « couleur Comparaison » Il y a alors ouverture d’une boîte de dialogue :

Guide technique

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Exemple de résultat :

Date: 16 h 55 mn, 26 March 2013 Influence type de correcteur sur l'ecart ou erreur statique

Processus: EP360PD3 mixte

Comparaison de courbes de réponseCourbe n°1Consigne: Echelon const ant Valeur Repos = 400 t r/m n Val. C = 800 t r/m n Retard = 0 .200 sCorrecteur: P IDVit esse K1 = 1.00 K2 = 0.012 A/t r/m nProcessus: Mesure vit esse Cde en courant Charge act ivea = 6 .00 m Nm /(t r/m n)

0.00 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80 0.96 1.12 1.28 1.44 1.60(s)

vit esse

-20.0

72.0

164.0

256.0

348.0

440.0

532.0

624.0

716.0

808.0

900.0t r/m n

0.00 0.16 0.32 0.48 0.64 0.80 0.96 1.12 1.28 1.44 1.60(s)

Ecart

-70.0

-6.0

58.0

122.0

186.0

250.0

314.0

378.0

442.0

506.0

570.0t r/m n

Consigne

Courbe n°2Consigne: Echelon const ant Valeur Repos = 400 t r/m n Val. C = 800 t r/m n Retard = 0 .200 sCorrecteur: P IDVitesse K1 = 1.00 K2 = 0.018 A/t r/m nProcessus: Mesure vit esse Cde en courant Charge act ivea = 6.00 m Nm /(t r/mn)

Courbe n°3Consigne: Echelon const ant Valeur Repos = 400 t r/m n Val. C = 800 t r/m n Retard = 0 .200 sCorrecteur: P IDVit esse K1 = 1.00 T i = 0.15 s K2 = 0.012 A/t r/m nProcessus: Mesure vit esse Cde en courant Charge act ivea = 6 .00 m Nm /(t r/m n)

Courbe n°1: Correcteur P k=0,012

Courbe n°2: Correcteur P k=0,018

Courbe n°3: Correcteur P+I

Courbe n° 1 Correcteur P k=0,012

Courbe n°3: Correcteur P+I

0.615 s681.1 tr/mn

Courbe n°2: Correcteur P k=0,018

0.651 s271.3 tr/mn

0.859 s194.1 tr/mn

0.576 s5.2 tr/mn

Les configurations pour l’essai n°1

On peut placer des sondes « Coordonnée point » Les configurations

pour l’essai n°3

On peut placer des « Commentaire » liés

Les configurations pour l’essai n°2

EP 360010

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8.4 Annexe : Caractérisation de réponses temporelles

8.4.1 Définition "temps de réponse à 5%" Le temps de réponse d'un système caractérise sa rapidité à réagir à une sollicitation de type échelon constant. C'est le temps nécessaire à retrouver sa nouvelle valeur d'équilibre à x% près (en général 5%) On définir une zone égale à 5% de la variation des états d'équilibre (Δ = S(∞) - S(0)), de part et d'autre de la valeur finale. Le temps de réponse est défini comme le temps nécessaire au signal de sortie pour rentrer dans cette zone sans ne plus en ressortir.

Allures des réponses possibles: → Cas d'un système à réponse "apériodique"

→ Cas d'un système à réponse oscillatoire amortie Application dans le logiciel

Le logiciel détermine automatiquement trà 5% à partir de deux informations fournies en plaçant deux sondes "coordonnées de points": S(∞) et S(0).

!! Attention à bien placer la sonde donnant S(0) à l'instant où se produit la discontinuité de consigne !!

tr à 5% t

S(∞)

S(∞) - 0,05. Δ

t = 0

C

t

Δ

Excitation

Réponse

S(0)

S(∞) + 0,05. Δ

Avec: Δ = S(∞) - S(0)

Consigne Repos

tr à 5% t

S(∞)

S(∞) - 0,05. Δ

t = 0

c

t

Δ

Excitation

Réponse

S(0)

S(∞) + 0,05.

Avec: Δ = S(∞) - S(0)

Consigne Repos

Guide technique

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8.4.2 Définition "constante de temps" La constante de temps (constante homogène à un temps) caractérise le comportement dynamique d'un système du premier ordre ou d'un système d'ordre supérieur mais se comportant sensiblement comme un premier ordre (système dit "à constante de temps dominante"). Si un tel système est excité par un échelon constant, sa réponse temporelle tant vers une valeur finale notée S(∞) de façon asymptotique: S(∞) - s(t) = Δ e-t / τ

La connaissance de deux points de la courbe et de la valeur asymptotique permet de déterminer la valeur de la constante de temps.

Méthode de calcul:

Détermination la constante de temps par la méthode dite "de la décroissance exponentielle". Avec: Δ1 = S(∞) - s(t1) Δ2 = S(∞) - s(t2)

Remarques: - Si le système est effectivement du premier ordre, le résultat est indépendant des deux points courants choisis.

- Si le système est d'ordre supérieur à 1 mais possède une constante de temps plus grande que les autres (dans un rapport au moins égal à 2), il est possible de déterminer cette constante de temps (dite "dominante" ) à condition de choisir les points courants assez éloignés de l'instant origine de la discontinuité.

Allures réponses à un échelon constant - Si premier ordre simple

- Si ordre supérieur mais premier ordre dominant

τ =

t2 - t1

ln Δ1

Δ2

Δ2

t2 t1 t

Δ1

S(∞)

s(t)

t0

C

t

Δ Δ2

t2 t1 t

Δ1

S(∞)

s(t)

t0

C

t

Δ

Excitation

Excitation

Réponse

Réponse

Consigne Repos

Δ2

t2 t1 t

Δ1

S(∞

s(t)

Δ2

t2 t1 t

Δ1

S(∞)

s(t)

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8.4.3 Définition "dépassement" Lorsque la réponse du système, excité par un échelon de commande constant, présente un premier extremum supérieur à la valeur final, on définit le dépassement absolu (noté D1a) comme étant la différence SMAX - S(∞). Celui-ci est également exprimé en valeur relative (noté D1a) par rapport à la variation d'état Δ = S(∞) - s(0). Ce type de réponse se produit lorsque le système est de type "oscillatoire amorti". Allure de réponse

Application dans le logiciel

Le logiciel détermine automatiquement D1a, D1r % et tpic à partir de deux informations fournies en plaçant deux sondes "coordonnées de points" en S(∞) et S(0).

!! Attention à bien placer la sonde donnant S(0) à l'instant où se produit la discontinuité de consigne !!

8.4.4 Définitions "rapport d'amplitude" et "déphasage" en régime harmonique

Lorsqu'un système linéaire (ou linéarisé autour d'un point de repos) est excité par une entrée sinusoïdale de fréquence notée F (donc de pulsation ω = 2.π.F et de période T = 1/F) , sa sortie est également sinusoïdale. A une excitation e(t) =E0 + EM.sin(ω.t) va correspondre une sortie que l'on pourra exprimer sous la forme S(t) = S0 + SM.sin(ω.t + φ) A EM = Constante, SM et φ varie lorsque ω varie. Allure de réponse

tpic t

S(∞)

t = 0

C

t

Δ

Excitation

Réponse

S(0)

SMAX

D1a = SMAX - S(∞)

D1r % = 100

Avec: Δ = S(∞) - s(0)

D1a Δ

Consigne Repos

E0

t

Excitation

Δt

EM

Réponse SMAX

EMAX

EMIN

T

Guide technique

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Application dans le logiciel

Le logiciel détermine automatiquement G (en dB) et φ à partir de deux informations fournies en plaçant des sondes "coordonnées de points" en SMAX , SMIN , EMAX et EMIN à l'intérieur d'une même période T. !! Attention à bien placer les sondes à l'intérieur d'une même période T, condition indispensable pour que le logiciel puisse calculer correctement le déphasage !

On caractérise le comportement du système par: → le rapport des valeurs moyennes, en dB → le rapport des amplitudes, exprimé en

SM SMIN

S0

t

G0 (en dB) = 20.log10 = 20.log10 G (en dB) = 20.log10 = 20.log10 φ(en rad) = - ω. Δt = 2. π φ(en °) = 360

SM EM

SMAX - SMIN

EMAX - EMIN Δt

T

S0

E0

SMAX + SMIN

EMAX + EMIN

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8.4.5 Caractérisation de la réponse à un échelon constant d’un système du deuxième ordre