Conception d'un moteur asynchrone adapté à une double alimentation : réduction des pertes supplémentaires induites par une alimentation de type M.L.I.

Design of a double fed induction motor : reduction of additionnal losses due to a P.W.M. power supply

• Auteur / Autrice : Vincent Autier
• Direction : Jean-Marie Kauffmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des Sciences, Techniques et Gestion de l'Industrie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs asynchrones

Résumé

Ce mémoire traite des pertes supplémentaires développées asynchrones de fortes puissances. Le premier chapitre est consacré à la modélisation de l'ensemble machine-convertisseurs en régime sinusoi͏̈dal et non sinusoi͏̈dal. L'auteur y développe un calcul analytique des diverses inductances des enroulements statoriques et rotoriques en fonction des différents paramètres géométriques de la machine. Il met en évidence quelques caractéristiques offertes par la double alimentation telle que la possibilité de réduire considérablement les pertes fer dans le cas d'une machine à champs rotorique et statorique inverses. Le second chapitre s'intéresse au choix des dimensions des conducteurs et de leur subdivision pour différentes configurations de bobinage ainsi que l'influence de la température sur les pertes supplémentaires. Les expressions analytiques sont calculées à partir d'un modèle monodirectionnel. L'auteur met en évidence pour chaque type d'enroulement et motif d'alimentation l'existence d'une hauteur critique des conducteurs qui minimise les pertes par effet Joule. Le troisième chapitre traite des pertes fer supplémentaires. L'auteur s'appuie sur une approche expérimentale et une modélisation thermique de la machine. L'étude est menée sur une macvhine asynchrone de 4kW équipée au stator de thermocouples. Des essais d'échauffements pour différents motifs d'alimentation ont permis de trouver une loi permettant de prédire les pertes de fer à partir de celles obtenues en régime sinusoi͏̈dal en fonction du taux de distorsion et de la fréquence de découpage du signal d'alimentation. Dans le quatrième chapitre l'auteur compare pour une machine connue, les pertes pour différents types de commande M. L. I. L'auteur montre que la commande à E/f=Cte suit le même profil que les pertes en régime sinusoi͏̈dal avec une majoration et que celles-ci sont largement inférieures à celles obtenues avec une M. L. I. Sinus-triangle ou M. L. I calculée.

This memory treats about additional losses developed in high power induction motors. The first chapter is devoted to the modelling of the machine-converters association with sinusoidal and nonsinusoidal wave forms. The author develops an analytical calculation of the different inductances of the stator and rotor windings according to the geometrical parameters of the machine. It underlines some characteristics offered by the double feeding such as the possibility of reducing considerably the iron losses in the case of opposite rotor and stator fields. The second chapter relates to the choice of the dimensions of the wires and of their subdivisions for different configurations of windings and discusses the temperature influence on the additional losses. The analytical expressions are calculated with a one-dimensional model. The author underlines that for each type of winding and current wave form, a critical height of the conductors which minimises the copper losses exists. The third chapter treats on additional iron losses. The author uses an experimental approach and a thermal modelling of the machine. The study is undertaken on an asynchronous machine of 4kW equipped at the stator with thermocouples. Temperature-rise tests for various voltage wave forms made it possible to find a law for predicting the iron losses from those obtained in sinusoidal mode according to the distortion rate and the sampling frequency of the signal. In the fourth chapter the author compares for a known machine, the losses for different type of PWM control. The author shows that the law with E/f=Constant follows the same profile as the losses in sinusoidal mode but with an increase and that they are largely lower than those obtained with a sine-triangle PWM or for a calculated PWM.