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LABORATOIRE D'ELECTROTECHNIQUE ET D'ELECTRONIQUE DE PUISSANCE DE LILLE

Recherche, Développement et Innovation en Génie Electrique

Soutenance de thèse, Youssouf MINI, 22 sept. 2021

Développement d’algorithmes pour le contrôle sans capteur de machines électriques polyphasées en mode normal et dégradé

Le mercredi 22 septembre à 10h30 à Arts et Métiers PArisTech LILLE, ESPRIT, Amphi Atrium

Mots-clés :

Machine synchrone à aimant permanent polyphasée, commande sans capteur (sensorless), estimation de force électromotrice, observateur à mode glissant (SMO), injection d’un signal à haute fréquence, mode dégradé.

Résumé :

L’électrification des systèmes de transport nécessite l’émergence d’entrainements électriques qui répondent à certaines exigences en termes de : rendement et densité de puissance élevés, fiabilité fonctionnelle, robustesse et compacité (facilité d’intégration). Dans ce contexte, les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) polyphasées (nombre de phases > 3) sont devenues de plus en plus étudiées en raison de leurs densités énergétiques volumique et massique élevées, et leurs tolérances aux défaillances. Pour assurer un contrôle vectoriel performant de ces machines, un capteur de position mécanique est monté sur l’arbre de la machine pour fournir l’information de la position et de la vitesse du rotor. Cependant, dans un contexte de fiabilité fonctionnelle et de robustesse des machines MSAP polyphasées, un défaut sur ce capteur de position ou sur l’une de ses connexions entraine directement une défaillance du système de contrôle. Par ailleurs, dans un contexte de compacité, la nécessité d’un bout d’arbre pour monter ce capteur, qui lui aussi occupe du volume, entraine une augmentation du volume global des entrainements polyphasés. L’objectif de la thèse est de développer des algorithmes spécifiques à la commande sans capteur de machines MSAP polyphasées à force électromotrices non-sinusoïdales dans le but d’augmenter leurs fiabilités fonctionnelles et leurs compacités. Pour cela, des algorithmes basés sur le principe de l’observateur à mode glissant sont développés pour estimer la position et la vitesse du rotor à partir de l’estimation des forces électromotrices des différentes machines fictives équivalentes. Pour résoudre le problème d’observabilité des machines MSAP à zéro et faible vitesse, des algorithmes de commande sans capteur basés sur l’injection d’une tension sinusoïdale à haute fréquence dans la machine fictive qui contribue faiblement à la production du couple sont développés. L’obtention de la position sur toute la plage de vitesse des machines MSAP polyphasées en mode normal et dégradé peut ainsi être obtenue. Les différents algorithmes proposés dans ces travaux de thèse sont validés expérimentalement sur une machine MSAP à 7 phases à forces électromotrices non-sinusoïdales.