Le transformateur à fréquence variable

Une alternative technologique pour l'interconnexion de deux réseaux électriques a récemment été développée par GE Energy : le transformateur à fréquence variable. Ce système est une application nouvelle d'éléments bien connus dans le domaine de l'électrotechnique, qui sont la machine à courant continu et la machine asynchrone à rotor bobiné. L'objectif du présent projet est d'étudier le fonctionnement de ce système mais plus particulièrement le comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné lorsqu'elle interconnecte deux réseaux électriques (un au stator et le second au rotor). Pour ce type de machine, c'est un régime de fonctionnement nouveau qui mérite attention. Que les fréquences des réseaux interconnectés soient identiques ou différentes, nous allons prendre en considération ces deux cas de figure à chaque étape de ce travail et nous nous limiterons à l'étude du régime permanent. Dans un premier temps, en raisonnant sur les champs magnétiques une analyse théorique du comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné ainsi connectée sera présentée. Cette étude permettra de détailler pourquoi il est possible de réguler le flux de puissance en exerçant un couple sur le rotor de la machine à rotor bobiné via la machine à courant continu. Ensuite, nous présenterons les résultats expérimentaux obtenus en reproduisant un transformateur à fréquence variable avec un groupe de machines de 15 hp. Le comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné observé permettra de confirmer l'étude théorique. Enfin après avoir identifié les paramètres de la machine utilisée grâce à une série d'essais expérimentaux, nous tenterons de simuler le fonctionnement en transformateur à fréquence variable. A l'aide de modèles mathématiques existants dans deux logiciels différents (Matlab et EMTP), l'objectif est vérifier si l'on peut retrouver les relevés expérimentaux en utilisant les modèles dans ces conditions particulières. Les résultats fournis par les logiciels ne permettent pas de conclure que les modélisations utilisées simulent de manière efficace la machine asynchrone à rotor bobiné dans ces conditions. Ainsi, des recommandations pour les travaux futurs concernant ce système seront prodiguées à la fin de ce document.