Stratégies de contrôle et analyse des défauts d'une machine à réluctance variable pour une chaîne de traction électrique

Control strategies and faults analysis of the Switched Reluctance Machine (SRM) for an electric vehicle application

• Auteur / Autrice : Yakoub Saadi
• Direction : Demba Diallo, Moussa Boukhnifer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 08/07/2019
• 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 : ESTACA'Lab (Saint-Quentin-en-Yvelines, Yvelines) - Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Godoy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Demba Diallo, Moussa Boukhnifer, Emmanuel Godoy, Kouider Nacer M'Sirdi, Xuefang Lin-Shi, Houcine Chafouk, Spilios Theodoulis, Rabia Sehab
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Kouider Nacer M'Sirdi, Xuefang Lin-Shi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande robuste

Machines à réluctance

Véhicules électriques

Mots clés libres

Commande sans capteur

Identification et localisation des défauts

Machine à réluctance variable

Commande robuste

Défaut électrique

Sensorless control

FRobust control

Identification and location of faults

Electrical fault

Switched Reluctance Machine

Résumé

De nos jours, les véhicules électriques et hybrides ont suscité un très grand intérêt en raison de préoccupations environnementales et énergétiques. Dans ces véhicules, les machines électriques utilisées sont des machines conventionnelles asynchrones et synchrones à aimants permanents. La machine à réluctance variable est une technologie candidate potentielle pour les chaînes de traction électriques et hybrides. Cette machine conçue sans aimants et redondante peut réunir la robustesse et le faible coût de la machine asynchrone aux bonnes performances de la machine synchrone à aimants permanents. Dans ce contexte, le premier objectif de cette thèse est de proposer des stratégies de commandes robustes de la machine à réluctance variable par la prise en compte des contraintes des chaînes de traction électriques en vue de réaliser une étude comparative des performances. Dans cette étude, les commandes proposées sont les commandes classiques de type PI, les commandes par mode glissant et les commandes par mode glissant d'ordre supérieur. Le deuxième objectif consiste à développer des observateurs d'état pour la commande sans capteur de position mécanique de la machine à réluctance variable. Des observateurs robustes basés sur la théorie du filtre de Kalman étendu et les modes glissants sont synthétisés pour atteindre cet objectif. Enfin, le troisième objectif est de faire une analyse des défauts électriques de type circuit ouvert de l'étage électronique de puissance par l'approche signal afin de développer une méthodologie de détection et de localisation automatique de ces défauts.

Nowadays, electric and hybrid vehicles are gaining increased attention due to environmental and energy concerns. In these vehicles, the electrical machines used are the conventional machines, namely induction and permanent magnet synchronous machines. The switched reluctance machine is a potential candidate technology for electric and hybrid drivetrains. This machine designed without magnets and redundant windings, can combine the robustness and low cost of induction machines to the good performance of permanent magnet synchronous machines. In this context, the first objective of this thesis is to propose robust control strategies of the switched reluctance machine, taking into account the constraints of electric vehicles in order to make a comparative performance study. In this study, PI control, sliding mode control and higher order sliding mode control are proposed. The second objective is to develop state observers for sensorless control. Robust observers based on extended Kalman filter theory and sliding modes are synthesized to achieve this goal. Finally, the third objective is to make an analysis of electrical open-circuit faults of the electronic power stage using the signal approach in order to develop a methodology of automatic fault isolation.