Estimation et diagnostic de la machine asynchrone à double alimentation dans le système éolienne

Estimation and diagnostic of doubly-fed asynchronous wind generator

• Auteur / Autrice : Hoang Giang Vu
• Direction : Hassan Hammouri, Hamed Yahoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie électrique
• Date : Soutenance le 18/07/2014
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Thiriet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sami Othman
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Krishna Busawon, Jean-Pierre Barbot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champs magnétiques

Énergie éolienne

Spectroscopie

Machines asynchrones

Mots clés libres

Machine asynchrone à double alimentation

Diagnostic de faulte

Champ magnétique

Analyse spectrale

Observateur non linéaire

Doubly-fed induction machine

Fault diagnostic

Magnetic field

Spectral analysis

Nonlinear observer

Résumé

Dans ce mémoire de thèse nous présentons une méthodologie pour le diagnostic et la surveillance en ligne des éoliennes de l'état de l'ensemble machine électrique onduleur à partir de la mesure du champ magnétique continu. Ce travail est scindé en deux parties complémentaires. Dans la première partie, nous donnons quelques contributions concernant l'estimation de l'état et des paramètres pour certaines classes de systèmes non linéaires. Ces mêmes estimateurs ont été validés en simulation et sur un banc d'essai. La deuxième partie porte sur la mise en œuvre et la conception de deux bancs d'essai utilisés pour l'étude des défauts dans un système double alimentation MADA et un ensemble moteur électrique onduleur classique pour l'analyse des défauts du convertisseur. L'identification des paramètres et la technique de contrôle du système en boucle fermé est introduite pour l'application MADA. De plus, les capteurs virtuels sont conçus pour estimer la vitesse mécanique qui est utilisée pour calculer les fréquences caractéristiques défectueuses, et le signal de couple mécanique qui exerce une influence sur l'amplitude de certaines des signatures défectueux typiquement. Finalement, sur la base de la mise en équation théorique des signaux électriques avec défauts puis des simulations correspondantes, une comparaison avec l'expérimentation est réalisée pour valider la technique proposée. Ces travaux montrent l'avantage d'une telle technique dans la simplicité de l'instrumentation mis en œuvre

This doctoral thesis presents a methodology for the online condition monitoring of the electrical power drive in wind energy systems based on the local measurement of the DC-bus magnetic field. The work is divided into two complementary parts. In the first part, some contributions related to the estimation of the state and parameters for certain classes of nonlinear systems are provided. The estimators have been validated in simulation and on test benches. The second part focuses on the implementation and control design of two benchmarks used to study defects in a doubly-fed induction generator (DFIG) system and an induction motor power drive. In the former benchmark, the parameters identification of the induction machine and the controller design of the DFIG system are carried out. For the latter test bench, the notable work is to build an induction machine drive for the purpose of fault investigation, in which a PWM generator is developed to control and create the fault of the converter. Furthermore, virtual sensors are designed to estimate mechanical speed that is used to calculate the characteristic frequencies, and mechanical torque signal that has influence on the amplitude of some typical fault signatures. Finally, based on the theoretical aspect of the selected faults, the relevant simulations are developed and experiments are implemented on the benchmarks in order to validate the proposed technique. It has been shown that the diagnostic relying on the magnetic field measurement is feasible and offers various advantages such as simplicity and cost-effectiveness