Commande sans capteur de position d'une machine synchrone à rotor bobiné : application à l'alterno-démarreur séparé StARS

Position sensorless control of a wound rotor synchronous machine : application to the separated starter-alternator StARS

• Auteur / Autrice : Ferhat Chabour
• Direction : Jean-Paul Vilain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'information et des systèmes
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Machines synchrones

Filtrage du signal

Commande intelligente

Onduleurs (électricité)

Véhicules automobiles -- Capteurs

Rotors

Automobiles -- Alternateurs

Automobiles -- Moteurs -- Démarreurs

Mots clés libres

Alterno-démarreur synchrone séparé

Angle de calage

Détection de position

Filtre de Kalman

Forces électromotrices

Onduleur de tension

Observateur de flux

Commande sans capteur

Résumé

La société Valeo produit pour l'industrie automobile plusieurs machines synchrones destinées à fonctionner en mode démarreur et en mode alternateur. L'une, la StARS, est un alterno-démarreur séparé (ADS) à rotor bobiné et son alimentation est de type pleine onde pilotée par un capteur de position mécanique intégré. La suppression de ce capteur, si rudimentaire soit-il, est un passage très prometteur. Outre la suppression du coût du capteur lui-même et de sa mise en place, la disparition de la connectique qui lui est associée améliore la fiabilité et la robustesse du système. L'objet de cette thèse est la réalisation du contrôle sans capteur de position de l'ADS StARS. A l'arrêt, à partir d'une modélisation simplifiée de la machine, une procédure de détection de la position du rotor et une identification paramétrique de l'induit sont proposées. En marche, lorsque la vitesse de rotation est importante, l'autopilotage sans capteur est réalisé à partir de l'estimation des forces électromotrices de rotation. A faible vitesse, la position de l'axe polaire est reconstituée par observation des flux de la machine. La méthode sans capteur proposée a une simple structure et fait appel à deux capteurs de courant. Elle permet de contrôler la StARS depuis l'arrêt jusqu'à sa pleine vitesse de rotation en mode démarreur. L'entraînement sans i capteur de l'ADS est enfin validé par des résultats expérimentaux.

Valeo Company produces for the automotive industry several synchronous machines intended to operate either in starter mode or in alternator mode. One of the manufactured machines is the Starter-Alternator Reversible System (StARS) that is a wound rotor belt-driven machine. Actually, StARS is supplied by a full-wave voltage inverter and its self-commutation is controlled by an integrated shaft-mounted position sensor. The removal of the latter is a very promising passage. In addition to the suppression of the costs due to the sensor and its installation, the elimination of the sensor's wiring improves the reliability and the robustness of the system. The main purpose of this thesis is to investigate the StARS sensorless control. At zero speed, initial rotor position detection and motor parameter identification are presented. In medium and high speed range, the sensorless operation of the StARS is based on the estimation of the machine rotational electromotive forces. At low speed, the rotor position is detected by estimating the stator flux which is obtained by integration of the measured back electromotive force. The proposed sensorless control can perform a switchover from starting to sensorless open-loop operation. It has a simple structure and uses two current sensors. Experimental results are presented to demonstrate the successful operation of the investigated sensorless method.