Réduction des oscillations de vitesse des machines synchrones à aimants permanents par des commandes répétitives

• Auteur / Autrice : Yi Yuan
• Direction : François Auger, Luc Loron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et génie électrique
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université
• Jury : Président / Présidente : Robert Sabatier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Robert Sabatier, Luc Dugard, Mickaël Hilairet, Maurice Fadel
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luc Dugard, Mickaël Hilairet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Oscillations

Aimants permanents

Machines synchrones

Mots clés libres

Capteurs intelligents

Commande répétitive

Commande indexée sur la position

Résumé

Les machines synchrones à aimants permanents (MSAP) sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses applications grâce à leur efficacité, fiabilité et performances. Cependant, les oscillations de couple peuvent provoquer des oscillations de la vitesse qui sont considérées comme un problème majeur dans certaines applications à faible vitesse. Par conséquent, la commande répétitive (CR) est choisie pour sa forte capacité à réduire ces perturbations périodiques et réduire les oscillations de couple. Il existe deux problèmes principaux lors de l’application de la CR à une MSAP. D’abord, la CR ne peut réaliser la réduction souhaitée que dans le cas d’une vitesse constante. Grâce à la relation fixe entre ces oscillations et la position du rotor, nous proposons de prendre l’angle mécanique comme la nouvelle variable du fonctionnement de la CR. Ce nouveau régulateur est appelé régulateur répétitif basé sur la position angulaire. L’avantage de ce contrôleur est sa capacité de réduction même dans le cas d’une vitesse variable. Le deuxième inconvénient de l’application de la CR est sa difficulté d’implantation dans les systèmes industriels. Ainsi, nous proposons d’ajouter le contrôleur répétitif dans un capteur de vitesse et de développer une nouvelle technique appelée capteur répétitif intelligent. Avec ce capteur, l’application de la technique de CR ne requiert aucune modification du contrôleur, mais il est nécessaire de remplacer le capteur normal par le capteur répétitif intelligent. Finalement, ces deux nouvelles techniques sont réalisées ensemble sur un banc d’essais et leur efficacité est validée par des résultats expérimentaux.

Permanent magnet synchronous machines (PMSMs), due to their attractive efficiency, reliability and performance, are rapidly gaining popularity in many applications. However, torque ripples of PMSM generally cause speed ripples, which are considered as an important hindrance in some low speed applications. The repetitive control (RC), which is particularly suitable for the reduction of periodic disturbance, is chosen to achieve the torque ripple reduction, because torque ripples of PMSM can be considered as periodic disturbances. The use of the RC for machine torque ripple reduction is not new. However, the reduction is always achieved at a given speed. This is due to the nature of the RC. So as to extend the use of the RC to varying speeds, the angle-based RC technique, which takes the mechanical angle as the running variable, is considered in this work. Thanks to the fixed relationships between the torque ripples and the mechanical angle, the angle-based repetitive controller can keep its rejection capability, whether the speed is constant or not. Besides, applying the RC in a PMSM drive requires to implement a new controller, which is hardly achievable for commercial systems. In order to apply the RC for PMSM drives, this paper proposes to include the RC into a speed sensor, forming a particular speed sensor called repetitive smart sensor. Accordingly, the torque ripple reduction can simply be accomplished by changing a conventional speed sensor for a repetitive smart one. Finally, the efficiency of the proposed angle-based repetitive smart sensor is verified through experimental results.