Contribution à la commande tolérante aux défauts pour génératrices asynchrones hexaphasées

Contribution to Fault Tolerant Control of Six-Phase Induction Generators

• Auteur / Autrice : Mehdi Taherzadeh
• Direction : Franck Betin, Sébastien Carrière, Mahmood Joorabian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 10/07/2015
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Shahid Chamran University of Ahvaz
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des technologies innovantes (Amiens ; 2004-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Franck Betin, Sébastien Carrière, Mahmood Joorabian, Maria Pietrzak-David, Babak Nahid-Mobarakeh, Humberto Henao-Fernandez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Maria Pietrzak-David, Babak Nahid-Mobarakeh

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrotechnique

Machines asynchrones

Mots clés libres

Génératrices asynchrones hexaphasées

Commande tolérante aux défauts

Commutation douce

Résumé

Les machines triphasés tant en mode générateur que moteur n’ont aucune capacité de continuité d’opération lors de l’ouverture d’une phase. En effet, avec un onduleur à point neutre isolé, les deux phases restantes sont dépendantes et forcent l’arrêt de la machine. A contrario, les machines multiphasées ont plus de trois phases et peuvent fonctionner lors de la perte de l’une d’entre elles sans trop de perte de capacité. Cependant, la puissance extraite est alors polluée par des harmoniques comme les variables du contrôle.L’objectif de cette thèse est de concevoir le contrôle d’un générateur hexaphasé asynchrone tant en mode sain qu’en défaut. L’idée de base tient en dix sous-systèmes de contrôle représentant l’ensemble des coupures de phases possibles jusqu’à trois. Ces systèmes sont conçus pour éliminer les oscillations sur la puissance. Ensuite, un algorithme de détection est introduit pour commuter entre les contrôleurs et s’adapter à la nouvelle situation en ligne. Cependant, une commutation brutale s’accompagne toujours d’un transitoire. Un système d’initialisation du nouveau contrôleur est proposé pour adoucir la transition. La stratégie globale est mise en œuvre et prouve les performances de la méthode sur une SC6PIG de 90W

Three-phase induction machines are limited to operate in open-phase conditions in both motor and generator operating modes. Indeed, after losing one of the machine’s phases with an isolated neutral point, the two remaining phases cannot be controlled independently and the machine has to be stopped. Contrary to three-phase machines, the multiphase ones use more than three phase in the stator and thus they can operate even in phase missing conditions with a minimum de-rating. Nevertheless, for a multiphase generator, the extracted power from the machine is associated with oscillations due to the open-phase creation. In addition, the used variables in control system oscillate in these conditions as well. The goal of this thesis is therefore to design a general control system for a squirrel cage six-phase induction generator (SC6PIG) in both healthy and faulty operations. The general control system consists of ten sub control systems which are designed for all possible open-phase faults of the SC6PIG up to three-opened phases. They have been designed regarding the faulty model of the SC6PIG to eliminate the power oscillations in faulted mode. An open-phase detection and operating decider system have been introduced to switch a control system to a new one during the motion. It has been shown that the switching between two different control systems creates a transient voltage in switching instant. In order to minimize the transient voltages, on-line initial condition setting has been proposed for the ten control systems. The proposed strategy has been checked by simulation and experimentation tests on a SC6PIG rated at 90 W. They have confirmed the capacities of the proposed strategy