Machine à double alimentation : optimisation du convertisseur et contrôle vectoriel avec et sans capteur

par Laurent Morel

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Jean-Marie Kauffmann.

Soutenue en 1996

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie (autre partenaire) .

mots clés

• Machines -- Alimentation en énergie
• Convertisseurs électriques

Résumé

Ce mémoire présente un nouveau type d'entraînement à vitesse variable basé sur une machine à double alimentation. La plage de vitesse est découpée en trois phases : une phase de fonctionnement en asynchrone inversé avec une alimentation à fréquence variable, puis une phase transitoire de couplage du stator sur le réseau, enfin une phase de fonctionnement en double alimentation. Cette solution originale conduit à une importante réduction de la taille de l'électronique de puissance par rapport à une solution conventionnelle. Le contrôle vectoriel des trois modes est étudié ; l'accès aux grandeurs rotorique et statorique facilite la commande vectorielle. De plus, le fonctionnement en double alimentation offre un degré de liberté supplémentaire par rapport à un moteur à cage, puisqu'il permet le contrôle de la puissance réactive échangée avec le réseau. L'ajout d'un modèle prédictif à la commande améliore notablement les performances dynamiques du système. Enfin les lois de contrôle sans capteur mécanique sont mises au point, elles permettent d'obtenir une bonne dynamique du système. Les résultats prouvent une grande robustesse du contrôle. Tout au long de ce mémoire, les résultats expérimentaux valident les stratégies de commande choisies et les simulations effectuées.

Titre traduit

Double fed machine : converter optimisation and oriented field control with and without mechanical sensor

Résumé

A new type of variable speed drive is presented in this thesis. This new process uses a double fed machine with one rotoric converter and a particular operating mode. Actually the area speed is shared into three operating phases : firstly a reversed asynchronous mode, then a transient mode of qtator coupling on the network and a double fed mode. This proposed solution leads to an important lowering of the power electronic size with regard to a conventional solution. The oriented field control of the three modes is studied, the knowledge of the current and the voltage of both windings allows a high performance field oriented control. Moreover the reactive power on the network side can be regulated in the double fed mode operating. A predictive model is added to the control and improves the dynamic performances of the system. Lastly the control laws without mechanical sensor are studied, they allow to obtain good dynamic performances. The results show the high robustness of the control. Throughout the thesis, the simulation results and the control strategies are validated by experimental results.