Stratégie d'exploitation et architecture de commande du système DEFONTAINE

Operation strategy and control structure of the DEFONTAINE system

• Auteur / Autrice : David Ané
• Direction : Luc Loron, Rémy Moreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et génie électrique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz à effet de serre -- Réduction

Commande en mode glissant

Dioxyde de carbone

Moteurs à aimants permanents

Moteurs à combustion interne

Mots clés libres

Acyclismes, Volant d'inertie

Résumé

Ce travail, mené en collaboration avec la société DEFONTAINE SA, se situe dans le cadre de la recherche de solutions innovantes pour la réduction des émissions de CO2 des véhicules automobiles. Le système étudié, nommé système DEFONTAINE, a fait l’objet de deux autres thèses complémentaires, portant sur la conception de machines électriques spéciales : un actionneur linéaire et une machine synchrone à aimants. Son but est de remplir les fonctions principales du volant d’inertie d’un moteur thermique, tout en palliant ses inconvénients. En effet, si le volant réduit les acyclismes du moteur thermique à basse vitesse (au ralenti par exemple), il devient nuisible lors des accélérations du véhicule. Notre travail a consisté à modéliser et commander les actionneurs du système DEFONTAINE, afin d’envisager la supervision du fonctionnement global de celui-ci. Tout d’abord, nous avons caractérisé les acyclismes d’un moteur thermique en vue, notamment, de les émuler sur banc d’essai. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la commande vectorielle sans capteur d’une machine synchrone traditionnelle utilisant la méthode de Matsui couplée à des observateurs par mode glissant. Nous avons alors mis en place une approche globale de l’identification et du réglage des boucles de régulation. Cette approche a été partiellement transposée à la machine synchrone non sinusoïdale du système DEFONTAINE au sein d’une commande vectorielle étendue. Deux bancs d’essais ont été mis en œuvre et nous avons validé expérimentalement la commande en moteur et en générateur de la machine synchrone à distribution sinusoïdale et la commande vectorielle étendue de la machine synchrone du système DEFONTAINE

This work, undertaken in collaboration with company DEFONTAINE SA, is within the framework of researches for innovating solutions for the reduction of CO2 car emissions. The studied system, that we will name DEFONTAINE system, was the subject of two other complementary theses, which concern the design of two electric machines : a linear actuator and a permanent magnet synchronous machine. Its goal is to fulfill the principal functions of a thermal engine flywheel, while avoiding its disadvantages. Indeed, if the flywheel reduces the acyclisms of the thermal engine at low speed, it becomes disadvantageous during the vehicle accelerations. Our work has consisted to model and to control the actuators of DEFONTAINE system, in order to supervise its operation. First of all, we characterized the acyclisms of a thermal engine in sight, in particular, to emulate them on test bench. Then, we considered the sensorless control of a traditional synchronous machine based on an improvement of the Matsui estimation method coupled to siliding mode observers. We have implemented a global approach of the identification and the corrector tuning of the various control loops. This approach was transposed to the synchronous machine with trapezoidal distribution of the DEFONTAINE system, within an extended vector control. Two test benches were built and we experimentally validated the control of the synchronous machine with sinusoidal distribution (motor and generator) and the extended vector control of the synchronous machine of DEFONTAINE system