Recherche Avancée

Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Xiaoning Chen
Direction : Patrick Siarry
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Cergy-Pontoise

Résumé

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La conception de nouveaux dispositifs interrupteurs performants fait de plus en plus appel aux techniques d'intelligence artificielle. Celles-ci permettent de mettre au point un controle automatique de l'ouverture du dispositif, assurant l'optimisation de ses proprietes electriques et mecaniques, sous diverses conditions d'interruption du courant. Il en resulte une amelioration de la fiabilite du circuit interrupteur, mais aussi une augmentation de sa duree de vie. Ce domaine de recherche nouveau est important, tant du point de vue theorique, que par ses multiples implications pratiques. L'auteur s'interesse a l'interaction entre le dispositif interrupteur du courant electrique et la chambre d'extinction de l'arc du circuit interrupteur. Il etablit dans cette these un modele mathematique de l'ensemble du processus de coupure du courant. L'auteur s'attache a une representation visuelle tres realiste des resultats issus du calcul scientifique. Un programme de simulation est developpe au moyen du logiciel matlab et de son extension graphique simulink. L'auteur met ainsi a la disposition des concepteurs de circuits interrupteurs un outil puissant, dote d'un affichage graphique dynamique et d'une interface conviviale. Le modele mathematique decrit en detail la relation entre le dispositif hydraulique interrupteur et la chambre d'extinction de l'arc, la relation entre le debit gazeux et l'arc dans la chambre, et les performances de coupure du courant en fonction de la caracteristique de deplacement de la partie mobile du circuit. Le modele combine un calcul a une dimension avec un calcul a deux dimensions, ce qui apporte une reduction significative du temps de calcul. Les nombreuses simulations effectuees ont permis d'approfondir la connaissance de l'effet du mecanisme hydraulique sur la caracteristique de deplacement et de l'effet des conditions d'interruption sur les performances de la coupure de courant. En consequence la faisabilite d'un controle optimal a ete demontree. De plus, les relations liant le courant interrupteur, et la duree de l'arc electrique, a la caracteristique de deplacement, ont ete confirmees. L'auteur a precise les conditions de rupture optimales ; ces conditions permettent d'etablir le cahier des charges d'un controle optimal. Une contribution significative de la these reside dans l'analyse detaillee du courant lors de l'ouverture du circuit. L'auteur montre comment l'arc electrique est conditionne par l'instant initial du deplacement. A partir de cette analyse il devient possible de faire coincider la duree de l'arc electrique avec la duree optimale d'ouverture du circuit. Cette technique exploite au mieux la faculte naturelle d'interruption du circuit. L'auteur propose de mettre en uvre un reseau neuronal pour le controle optimal. Le controleur elabore exploite la technique de la propagation arriere ; la reconnaissance de forme est fondee sur la theorie de la resonance adaptative (adapting resonance theory : art). L'auteur exploite a la fois le traitement parallele des signaux, la caracteristique non-lineaire et multidimensionnelle des reseaux neuronaux, et le mecanisme auto-stabilisant du reseau neuronal de type art. Cette methode originale, developpee par xiaoning chen, permet de faire l'economie du temps de calcul important, habituellement requis par la resolution des equations differentielles non-lineaires. Le controle optimal, en temps reel, des circuits interrupteurs de puissance est ainsi realise avec precision, et ce, quelles que soient les conditions imposees pour la coupure du courant.