Détection et localisation de défaillances sur un entraînement électrique
Résumé
The purpose of this thesis is to provide solutions for the fault détection and isolation in electrical drives and especialîy induction drives. The considered faults may affect the machine, the converter, the mechanical part and the sensors. The variable speed drive is controlled by a rotor flux vector control loop and a speed loop. Using the results of the fault characterisation, obtained from simulations or experiments, two approaches are proposed. The first one is based on signal processing tools. The variable speed problem is overcome : measures are sampled synchronously with the mechanical position or the rotating field position. The second approach is based on analytical redundancy tools for fault détection and localisation purpose. Extended state observers (extended Kalman filter, model référence adaptive system) are studied and tested experimentally. In order to carry out the fault isolation, unknown input observers are proposed. Approaches are introduced to constitute a global monitoring System combining the developed tools. Some are based on logicat combinations and others on neural networks.
L'étude présentée propose des solutions pour la détection et localisation de défauts dans les entraînements électriques et en particulier pour ceux à base de machine asynchrone. Les défauts considérés peuvent affecter la machine, le convertisseur, la mécanique et les capteurs. Ces ensembles fonctionnent à vitesse variable et possèdent une structure de contrôle vectoriel à flux orienté ainsi qu'un contrôle de vitesse. A partir des résultats de caractérisation des défauts, issus des simulations ou des mesures, deux approches sont proposées. La première repose sur l'utilisation d'outils de traitement du signal. Des solutions sont proposées pour s'affranchir du contexte de la vitesse variable via l'enregistrement à écart de position constant (position mécanique ou du champ statorique). La deuxième approche repose sur l'utilisation de la redondance analytique pour effectuer la détection et localisation de défauts. Des observateurs d'état étendus (filtre de Kalman étendu, modèle de référence adaptatif) sont étudiés et testés expérimentalement. Afin de réaliser la localisation des défauts, des observateurs à entrées inconnues sont également proposés. A partir des outils développés, des approches pour constituer un outil de surveillance globale sont proposées. Certaines reposent sur des combinaisons logiques, d'autres sur les réseaux de neurones.