Architectures d'alimentation et de commande d'actionneurs tolérants aux défauts : régulateur de courant non linéaire à large bande passante

Architectures of supply and control of fault tolerant actuators : nonlinear current controller with large band-width

• Auteur / Autrice : Mohammad Ali Shamsi Nejad
• Direction : Farid Meibody-Tabar, Serge Pierfederici
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 11/07/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en électrotechnique et électronique de Nancy (Vandoeuvre-les-Nancy, Meurthe-et-Moselle)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Paul Louis
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Farid Meibody-Tabar, Serge Pierfederici, Jean-Paul Louis, Alain Bouscayrol, Mohamed Benkhoris, Babak Nahidmobarakeh
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Alain Bouscayrol, Mohamed Fouad Benkhoris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulateurs électriques

Hystérésis

Détection de défaut (ingénierie)

Défauts -- Déclaration

Onduleurs (électricité)

Moteurs à aimants permanents

Machines synchrones

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Tolérants aux défauts

Défaut de l'onduleur

MSAP double-étoile

Mode dégradé

Hystérésis modulé

Régulateur de courant

Bande passante

Stabilité

Résumé

L’objectif de ce travail est d’étudier les différentes structures d’alimentation et de commande d’actionneurs dédiés aux systèmes embarqués, motorisés par des machines synchrones à aimants permanents (MSAP) alimentées par des onduleurs de tension. En analysant les avantages et les inconvénients de ces structures, nous choisissons deux structures à puissance segmentée: Une MSAP triphasée alimentée par deux onduleurs à trois bras et une MSAP double-étoile alimentée par deux onduleurs à trois bras. L’autre aspect étudié est la détection de défauts et la reconfiguration de l'alimentation et de la commande pour pouvoir fonctionner en mode dégradé. Pour les défauts circuit-ouvert ou court-circuit d'un transistor d'un onduleur, une ou plusieurs stratégies de commande en mode dégradé sont proposées. Les résultats de simulation et d’expérimentation permettent de valider l’efficacité des méthodes proposées. La dernière partie de ce travail est consacrée à l’étude et l’établissement de modèle pour un régulateur hybride de courant à large bande passante sous le nom d’hystérésis modulé. La comparaison de ses performances avec celles d’autres régulateurs est également effectuée.

The objective of this work is to study different structures of supply and control of actuators for the embarked systems, motorized by permanent magnet synchronous machines (PMSM) supplied with voltage source inverters (VSI). By analyzing the advantages and the disadvantages of these structures, we choose two power segmented structures: a three-phase PMSM supplied with two three-leg VSI and a double-star PMSM supplied by two three-leg VSI. The other aspect is the fault detection and the reconfiguration of the supply and command to make possible the operation in degraded mode. For the open-circuit or short-circuit fault of an inverter switch, one or several strategies in degraded operating mode are proposed. The simulation and experimentation results validate the effectiveness of the proposed methods. The last part of this work is devoted to the study and modeling of a large band-width hybrid current controller named ''modulated hysteresis''. The performances of this controller are compared with the other regulators.