Thèse soutenue

Commande optimisée d'une machine asynchrone à double alimentation avec les composants SIC de haute tension dédiée à la propulsion navale

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Auteur / Autrice : Jules Gillet
Direction : Maria Pietrzak-DavidFrédéric Messine
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie Electrique
Date : Soutenance le 01/12/2015
Etablissement(s) : Toulouse, INPT
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique, télécommunications et santé : du système au nanosystème (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie (Toulouse ; 2007-....)
Jury : Président / Présidente : Sonia Cafieri
Examinateurs / Examinatrices : Maria Pietrzak-David, Frédéric Messine, Sonia Cafieri, Pierre Martinon
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Paul Hautier, Frédéric Gillon

Résumé

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La Machine Asynchrone à Double Alimentation, souvent utilisée en générateur, est depuis quelques années étudiée en mode moteur. Ce mode de fonctionnement est utilisé dans cette thèse dans le cadre de la propulsion navale. Cette étude va tirer parti des nombreux avantages de ce moteur afin d'en réaliser sa commande optimale. L'objectif de cette thèse est donc d'optimiser la commande d'une MADA sur un démarrage afin de réduire les pertes Joule.Tout d'abord, le fonctionnement en mode moteur est expliqué et justifié. Un modèle analytique de la machine est donné afin de permettre la poursuite de l'étude. Ce modèle est formulé afin de mettre en avant les possibilités d'action sur l'alimentation de la machine.Dans un second temps, le domaine de l'optimisation mathématique est abordé, en partant du cas général pour aller vers le contrôle optimal. Le Principe du Maximum de Pontryagin ainsi que deux méthodes numériques sont présentées : le tir indirect, basée sur le PMP et la méthode du tir direct. Elles seront toutes les deux utilisées dans une première approche du problème de contrôle optimale étudié.Un modèle simplifié de la machine est alors utilisé pour déterminer la méthode de résolution de problème de contrôle optimal la plus adéquate dans notre cas. Ce modèle utilisera une version simplifiée du modèle mécanique, en partant du principe que la vitesse de rotation du moteur est, au nombre de paire de pôle près, la même que la vitesse de rotation électrique.L'étude se termine par la résolution du problème dans son ensemble, y compris un modèle réaliste de la partie mécanique de la MADA. Une méthode originale qui fait ses preuves ici, est présentée en ce sens. En effet, les relations de causalité dans les calculs des différentes grandeurs internes d'un moteur électrique sont mises en avant et utilisées afin de simplifier le problème. Le problème principal de contrôle optimal est alors divisé en deux sous-problèmes, qui résolu l'un après l'autre, donne une solution, c'est-à-dire une commande optimisé de la MADA.Les simulations sont réalisées pour une machine de 4 kW. Les résultats de ces simulations vont prouver la validité de la méthode employée pour résoudre notre problème. Cette méthode pourra donc être utilisée afin de déterminer la commande optimale des MADAs utilisées pour la propulsion navale.