Commande numérique à base de composants FPGA d’une machine synchrone : Algorithmes de contrôle du courant

FPGA-Based Digital control of a synchronous machine : Current control algorithms

• Auteur / Autrice : Mohamed Wissem Naouar
• Direction : Éric Monmasson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Cergy-Pontoise
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines synchrones

Réseaux logiques programmables par l'utilisateur

Mots clés libres

Fpga

Contrôle d’une machine synchrone

Techniques de contrôle de courants

Performances de contrôle

Contrôle prédictif

Contrôle par régulateurs PI

Contrôle par mode de glissement

Résumé

L’objectif de ce travail est de présenter l’intérêt de l’utilisation des solutions matérielles telles que les FPGA comme support pour l’implantation des algorithmes de commande de machines électriques. Pour ce faire, une approche méthodique basée sur une méthodologie de développement appropriée qui guide le processus d’implantation sur FPGA est d’abord présentée et discutée dans ce mémoire. Cette approche méthodique a permis par la suite la mise en œuvre d’une bibliothèque spécifique d’architectures matérielles réutilisables dédiée à la commande de machines électriques. Elle a aussi permis l’implantation sur cible FPGA de plusieurs algorithmes de contrôle du courant d’une machine synchrone. Il s’agit notamment des contrôles suivants : Contrôle ON/OFF ; Contrôle prédictif ; Contrôle par régulateurs PI ; Contrôle par mode de glissement. Tout au long de ce mémoire, le mode de fonctionnement caractérisant chacune des architectures de contrôle matérielles conçues est étudié et présenté. Par ailleurs, la contribution et l’apport de l’utilisation des composants FPGA pour la réalisation numérique de chaque technique de contrôle de courant sont analysés et discutés.

The aim of this work is to present the interest of using hardware solutions such as FPGAs for the digital implementation of control algorithms of electrical machines. For this reason, a methodical approach based on an appropriate design methodology is firstly presented and discussed. This design methodology allowed the realization of a specific library, composed of reusable hardware architectures, which is dedicated to the control of electrical machines. It also allowed the FPGA implementation of several current control algorithms of a synchronous machine. The implemented current control techniques are: ON/OFF current controllers ; Predictive current controllers ; PI current controllers ; Sliding mode current controllers. The operating mode corresponding to each one of the designed hardware architectures is studied and presented throughout this memory. The contribution and the benefits of FPGA components in the control of electrical machines are also analyzed and discussed.