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Mémoire de thèse
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Description :

Caractérisation et commande des entraînements polyphasés en mode dégradé d’alimentation

Résumé
Ce mémoire de thèse décrit une méthode permettant le rétablissement d’un couple constant dans une machine synchrone à aimants polyphasée dont l’alimentation peut être dégradée par l’ouverture ou la perte d'alimentation d’une ou plusieurs phases d’alimentation statorique.
Le premier chapitre dresse un état de l’art des machines polyphasées utilisées dans un entraînement électromécanique pour en rappeler la modélisation et la commande, tant en mode normal que dégradé d’alimentation, grâce à l’emploi de méthodes traditionnelles. L’usage des outils de modélisation développés au L2EP pour les systèmes polyphasés est ensuite appliqué aux machines de ce type pour en dégager la décomposition en machines fictives. La Représentation
Énergétique Macroscopique (REM) permet alors de déduire une commande en fonctionnement normal qui est aussi utilisée en mode dégradé. Le chapitre se termine en indiquant dans quelle mesure ces méthodes de rétablissement d’un couple constant des machines polyphasées sont inadaptées dans le cas d’un grand nombre de phases.
Le deuxième chapitre établit une modélisation causale de l’ouverture d’une phase d’alimentation qui aboutit à un modèle global de l’entraînement polyphasé valable tant en fonctionnement normal que dégradé d’alimentation. Sa REM, ainsi que la structure de commande qui en est déduite, mettent la dégradation d’alimentation en évidence au travers de perturbations fréquentielles des courants dans les machines fictives. La méthode de correction du couple consiste alors à adapter le nombre de degrés de liberté (ddl) de la commande à celui de l’entraînement dégradé, puis d’éliminer les perturbations fréquentielles des courants dans les machines fictives qui produisent le couple. Pour un régime à basse vitesse, cette élimination utilise les correcteurs proportionnel et intégral (PI) réglés pour le fonctionnement normal, mais pour de meilleures performances à vitesse élevée, les correcteurs PI sont alors aidés par des correcteurs résonnants. Les courants perturbés restants, issus de l’adaptation des ddl, sont rejetés dans une machine fictive qui ne produit aucun couple grâce à l’emploi d’une machine disposant d’un profil de forces électromotrices approprié.
Le troisième chapitre expose les différentes validations. Le modèle de la dégradation est vérifié par des simulations numériques. Sur le plan pratique, un banc expérimental disposant d’une machine heptaphasée répondant aux hypothèses de la méthode est utilisé pour valider la correction du couple. Les résultats obtenus montrent la pertinence de la méthode dans des régimes de vitesse types.
Le document se termine en dressant le bilan des évaluations et des validations de la méthode relativement simple de rétablissement du couple si elle s’applique à une machine conçue pour un fonctionnement en dégradé et dresse enfin les perspectives lors de son application à des machines moins spécifiques.
Mots-clés – machine synchrone, machine polyphasée, machine heptaphasée, entraînement électromécanique, mode dégradé d’alimentation, ouverture de phase, correction de couple, formalisme vectoriel multimachine, correcteur résonnant.

Characterisation and control of multiphase drives under fault supply conditions

Abstract
This work describes a constant torque control method in a multiphase permanent magnet synchronous machine under open-circuited fault supply conditions.
The first chapter draws up a state of the art of the multiphase machines used in electromechanical drive to recall the modelling and the control of it, as well in normal mode as degraded supply, thanks to classical methods. The use of the modelling methodologies developed at the L2EP laboratory for multiphase systems is then applied to the machines of this type to reveal the decomposition in several fictitious machines. The control, deduced from the Energetic Macroscopic Representation (EMR), is available under normal and degraded operating modes. The chapter ends up indicating up to what point these methods for the constant torque recovery for the multiphase machines are unsuitable in the case of a large number of phases.
The second chapter establishes a causal modelling of the open-circuited phase which leads to a global model of the multiphase drive available under normal as well as degraded supply operating. Its REM and its deduced control structure, highlight the supply degradation through frequencies disturbances of the currents in the fictitious machines.
The torque correction method first consists in adapting the command number of degrees of freedom (DOF) to that of the degraded drive. Then the frequencies disturbances are eliminated from the currents in the fictitious machines that produce torque. With a low speed operating, the same proportional and integral (PI) controllers as in the normal mode eliminate the disturbances. But for better performances at high speed résonnant controllers boost the PI-controllers action. The remaining disturbed currents, resulting from the DOF-adaptation, are rejected into a fictitious machine which does not produce any torque thanks to the use a machine having a suitable profile of electromotive forces.
The third chapter exposes some various validations. First, numerical simulations corroborate the open-circuited degradation model. Then, at the practical level, a seven-phase machine experimental platform answering the method assumptions is used to validate the torque correction. The results show the relevance of the method in standard speed modes.
This document ends up drawing up the assessment of the evaluations, the validations of this simple method for torque recover if it applies to a fault supply condition designed-machine and finally draws up the prospects for its application to other less specific machines.
Keywords – synchronous machine, multiphase machine, seven-phase machine, electromechanical drive, fault supply condition, open-circuited phase, torque correction, multimachine vectorial formalism, résonnant controller.

Envoyé par :
Yvan Crévits (ycrevits)
Envoyé le :
23 Feb 2011
Taille :
17.4 MB
Téléchargements :
0
Date :
20 Jul 2010
Evaluation :
Total des Votes : 0

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