Étude comparative de groupes électrogènes embarqués à large gamme de vitesse variable associant machines à aimants permanents et conversion statique

Comparative study of power electronics converters associated to large variable speed permanent magnet alternator for embedded generating set

• Auteur / Autrice : Bayram Tounsi
• Direction : Stéphan Astier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Redresseurs à semiconducteurs

Semiconducteurs

Moteurs à aimants permanents

Conception technique

Groupes électrogènes

Mots clés libres

Commande sans capteur

Mission vitesse variable

Machines électriques avec amortisseur

Résumé

Cette thèse propose différentes solutions d'association entre un alternateur accouplé à un moteur thermique fonctionnant à vitesse variable et un convertisseur AC/DC pour alimenter un réseau à courant continu. Le but est d'optimiser le groupe électrogène comme source d'énergie autonome pour des applications embarquées. La large plage de variation de vitesse du moteur d'entraînement pénalise le dimensionnement des composants semi-conducteurs. C'est pourquoi différentes solutions visant à réduire le coût résultant de ce surdimensionnement sont proposées et analysées aux plans statique et dynamique. Un comparatif est dressé pour un cahier des charges visant à fournir une puissance de 7kW sur la plage de vitesse [1500rpm, 6000rpm]. Les différentes solutions portent sur la structure des MSAP considérées (sans pièces polaires, avec pièces polaires, avec amortisseurs ou à double étoile) et sur l'électronique associée (redresseurs à diodes, hacheur boost ou double boost, redresseur MLI).

This thesis presents a comparative study of different solutions for an energy conversion device including a permanent magnet alternator coupled with an internal combustion engine working at variable speed on a large range, typically between 1500rpm and 6000rpm. The aim is to optimize an autonomous electric generation set for embedded applications. In order to reduce the power components cost, different solutions are proposed and analysed in static and dynamic. Since our system includes a permanent magnet machine and an AC/DC converter, we consider for each solution different machine structure (Interior Magnet Machine, Surface Mounted Magnet Machine, damping machine) and different converter structure (boost, double boost, PWM rectifier, Diode Bridge).