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Réalisation d'un convertisseur pour machine à aimants permanents "Brushless DC"

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Les moteurs à aimants permanents atteignent un rendement plus élevé que les moteurs asynchrones (moteurs standards), pour des puissances jusqu’à 100kW. Une solution simple et rapide pour réduire la consommation d’énergie est le remplacement des moteurs asynchrones à faible rendement. Le but de ce travail consiste à concevoir et construire un moteur à aimants permanents de 3kW dans un boîtier normalisé IEC, et d’en optimiser les performances. Un convertisseur pour vitesse variable à rendement élevé doit également être développé et réalisé. Les performances du moteur et du convertisseur doivent être démontrées sur banc d’essai. Les tâches à réaliser ont été partagées entre Circle Motor AG et les hautes écoles spécialisées du Valais et de Lucerne.

Pour respecter les contraintes de performances et de réduction des coûts de fabrication, le choix s’est porté sur un moteur de type Brushless DC. La configuration optimale retenue pour l’entraînement du moteur est un convertisseur triphasé à redresseur passif, abaisseur de tension à bus DC variable et onduleur à commutation par bloc.

Le rendement maximal mesuré s’élève à 96.5% pour le convertisseur et à 92% pour le moteur.

Tout en bénéficiant de la vitesse variable, le rendement global du moteur à aimants permanents et du convertisseur demeure supérieur à celui d’un moteur asynchrone Eff1, même si ce dernier est directement branché au réseau. En outre, le moteur à aimants permanents est plus léger de 10 kg. Le calcul des coûts démontre que le moteur à aimants permanents peut concurrencer le moteur asynchrone, lorsque la vitesse variable est désirée. C’est pour les pompes, les compresseurs et les ventilateurs à vitesse variable que réside le plus grand potentiel d’économie d’énergie.