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Développement du convertisseur destiné à l'entraînement de machine à aimants permanents

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La norme CEI 60034-30 définit de nouveaux standards pour la classification des machines électriques tournantes selon leur rendement : IE1 pour un rendement « standard », IE2 pour un « Haut rendement » et IE3 / IE4 pour un rendement « Premium ». Pour des puissances inférieures à 22kW, Circle Motor AG part du principe qu’il est plus aisé d’atteindre la classe de rendement « Premium » avec des moteurs à aimants permanents qu’avec des moteurs asynchrones. Le but de ce travail est d’obtenir un rendement global de 90% pour un entraînement complet constitué d’un moteur haute efficacité à aimants permanents et d’un convertisseur électronique, pour une puissance nominale de 3kW. Il est également prévu de mesurer les performances de ce système pour une application de pompage.

Les rendements mesurés se sont avérés plus faibles que prévu, aussi bien pour le convertisseur que pour le moteur. Les pertes fer du moteur provoquées par la génération d’harmoniques de courant haute fréquence dans le convertisseur ainsi que les pertes cuivre importantes avec le type de bobinage retenu pour la fabrication du moteur sont à l’origine de la diminution des performances.
La suppression des composantes hautes fréquences du courant d’alimentation à l’aide d’un filtrage adéquat permet au moteur d’atteindre 89.5% de rendement, ce qui le range dans la classe «Premium» IE3. Le rendement mesuré en mode générateur est de 92.8. Un aspect positif notoire est la diminution des pertes en « Standby » du convertisseur. Celles-ci sont ramenées à 160 mW.

Relevons encore que durant la phase de recherche et de développement d’un entraînement de classe «Premium» chaque détail a son influence sur la réussite du projet. Une attention particulière doit être portée sur les pertes additionnelles de la machine électrique.
Le concept d’un système d’entraînement développé dans le cadre d’un projet antérieur nous a permis d’obtenir de très bonnes performances. L’utilisation de ce système d’entraînement accouplé à un moteur synchrone ainsi que l’exploitation des connaissances acquises durant ce travail permettraient d’obtenir un rendement global de 90%.