Contribution à la modélisation dynamique des alternateurs en vue de la simulation des réseaux embarqués ou îlotés

Contribution to the dynamic modelling of generator for the simulation of embedded network

• Auteur / Autrice : Nicolas Amelon
• Direction : Mohamed Fouad Benkhoris, Mourad Aït-Ahmed
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques - École polytechnique universitaire de Nantes Université

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Alternateurs

Résumé

Ce mémoire propose des approches de modélisation dynamique d’alternateur en vue de construire des simulateurs de réseaux embarqués ou îlotés en tenant compte des fortes interactions des constituants du réseau et en respectant les contraintes de précision et de rapidité. Les modèles établis sont validés par comparaison des résultats de simulation à des mesures issues des bancs d’essai logiciels et expérimentaux réalisés. Le modèle dynamique d’un alternateur prenant en considération les contraintes d’accès pour l’identification des paramètres physiques du rotor est élaboré. Il se base sur la représentation du rotor par une boîte noire. Les paramètres sont identifiés par essaims de particules en exploitant les résultats des tests SSFR. Grâce à l’utilisation de matrices de passage du repère d’une machine vers une autre, la méthodologie de modélisation est généralisée au cas d’un système multi-alternateurs. En se basant sur la modélisation à topologie variable des convertisseurs statiques, l’approche est étendue au cas des charges non linéaires. La réduction du temps de calcul des simulateurs est obtenue par la systématisation de l’inversion de la matrice inductance et la proposition d’approches de modélisation en fonction de l’objectif de l’étude. Un modèle à ordre réduit et un autre de type continu équivalent sont proposés. La modélisation d’un alternateur auto-excité et des exemples de réseaux embarqués illustrent la démarche. En se basant sur les approches et la méthodologie proposées, le modèle global d’un réseau îloté multisources constitué d’un panneau solaire associé à un ensemble alternateur redresseur est établi. Il montre l’interaction entre les sources d’énergie

This thesis proposes dynamic modeling approaches of a synchronous generator in order to build simulators of embedded network. The strong interactions of the network components, as well as the accuracy and speed constraints are taken into account. Tests benches and simulators are made to validate the developed approach. A dynamic generator model that simplifies the accessibility constraints to identify the rotor physical parameters is elaborated. This model is based on the representation of the rotor by a black box. The parameters are identified by a particle swarm optimization algorithm using the results of SSFR tests. The modeling methodology is extended to a multi alternators system through transformation matrices that express a machine in an arbitrary reference frame. The approach is then applied to non linear loads. The developed simulators are based on the variable topology modeling of static converters. The reduction of the simulator computation time is achieved with a systematic inversion procedure of the inductance matrix and by proposing a modeling approach based on the study objective. In this context, a reduced-order model and an average value model are proposed. Models of brushless synchronous machine and embedded networks are presented to illustrate the approach. On the basis of the proposed methodology, the model of a multi sources network composed of a solar panel and a synchronous generator with its diode rectifier is established. It shows the interaction between the different energy sources