Thèse soutenue

Modélisation multiphysique du couplage électromagnétique/mécanique et développement de contrôles de vibration appliqués aux machines à réluctance variable

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Auteur / Autrice : Man Zhang
Direction : Xavier Mininger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance le 12/09/2018
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Malek Ghanes
Examinateurs / Examinatrices : Xavier Mininger, Malek Ghanes, Vincent Lanfranchi, Mickaël Hilairet, Emmanuel Godoy, Johan Gyselinck, Imen Bahri, Cristina Vlad
Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Lanfranchi, Mickaël Hilairet

Résumé

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En raison de ses avantages inhérents, tels que son faible coût, sa fiabilité élevée, sa capacité de fonctionnement à grande vitesse et en environnements difficiles, la machine à réluctance variable (MRV) est une solution attrayante pour l'industrie automobile. Cependant, la traction automobile est une application pour laquelle le comportement acoustique du groupe motopropulseur doit être particulièrement considéré, dans l'optique de ne pas dégrader le confort des passagers. Afin de rendre la MRV compétitive pour cette application automobile, le travail présenté se concentre sur plusieurs méthodes de contrôle cherchant à améliorer le comportement acoustique des MRV en réduisant les vibrations d'origine électromagnétique. Un modèle multi-physique électromagnétique / mécanique semi-analytique est proposé à partir de résultats de simulation numérique obtenus par la méthode des éléments finis. Ce modèle multiphysique est composé de modèles électromagnétiques et structurels, qui sont reliés par la composante radiale de la force électromagnétique. Deux méthodes de contrôle sont ensuite proposées. La première réduit la vibration en faisant varier l'angle de coupure du courant, la fréquence du la variation étant basée sur les propriétés mécaniques de la structure MRV. De plus, une fonction aléatoire uniformément distribuée est introduite pour éviter une composante fréquentielle locale de forte vibration. Une seconde méthode est basée sur le contrôle direct de la force (DFC), qui vise à obtenir une force radiale globale plus douce pour réduire les vibrations. Un adaptateur de courant de référence (RCA) est proposé pour limiter l'ondulation de couple introduite par le DFC, provoquée par l'absence de limitation de courant. Cette seconde méthode de réduction des vibrations appelée DFC & RCA est évaluée par des tests expérimentaux utilisant un prototype de MRV 8/6 afin de montrer sa pertinence. Une solution de partitionnement hardware/software est proposée pour implémenter cette méthode sur une carte FPGA utilisée en combinaison avec un microprocesseur.