Stratégies de commande des machines synchrones à aimants permanents sans capteurs mécaniques par modes glissants

Control strategies for permanent magnet synchronous machines without mechanical sensors by sliding modes

• Auteur / Autrice : Carlos Enrique Alvaro Mendoza
• Direction : Malek Ghanes, Jesus de Leon Morales, Mohamed Assaad Hamida
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique, productique et robotique
• Date : Soutenance le 29/11/2022
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes en cotutelle avec Universidad autónoma de Nuevo León
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Fouad Benkhoris
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Malek Ghanes, Jesus de Leon Morales, Mohamed Assaad Hamida, Mohamed Fouad Benkhoris, Fabrice Locment, Michael Defoort, Philippe Martin, Sandrine Moreau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Locment, Michael Defoort

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs à aimants permanents

Observateurs adaptatifs

Commande en mode glissant

Mots clés libres

MSAP

Contrôle sans capteur

Observateurs adaptatifs

Contrôleurs adaptatifs

Mode glissant

PMSM

Sensorless control

Adaptive observers

Adaptive controllers

Sliding mode

Résumé

Cette thèse propose deux commandes adaptatives sans capteur basées sur l'approche en mode glissant pour les moteurs synchrones à aimants permanents internes (MSAP). Les stratégies proposées sont composées d'un observateur adaptatif en mode glissant d'ordre élevé (OAMGOE) en boucle fermée avec un contrôle adaptatif basé sur la super torsion, où les gains de contrôle etd'observateur de la stratégie proposée sont paramétrés en termes d'un seul paramètre. Ensuite, le principal avantage de cette stratégie est que les lois adaptables sont faciles à mettre en oeuvre, évitant les surestimations des gains qui augmententle broutage, réduisant le temps de réglage des gains et réduisant les dommages des actionneurs. En outre, une stratégie d'extraction d'erreur d'estimation de position angulaire est proposée. Ensuite, sur la base de ces informations et en utilisant un système virtuel sans paramètre, OAMGOE est conçu pour estimer la position angulaire et la vitesse dans une large plage devitesse, où les variables estimées fournies par cet observateur sont obtenues avec une plus grande précision, malgré les variations des paramètres, atteignant une plus grande robustesse. Ces états estimés sont utilisés dans la commande robuste proposée pour suivre une référence de vitesse souhaitée et une référence de courant d'axe d souhaitée. Une analyse de stabilité du système enboucle fermée est présentée, en utilisant une approche de Lyapunov. De plus, la stratégie proposée est validée tout au long du montageexpérimental et de simulation afin de montrer sonefficacité.

This thesis proposes two adaptive sensorless controls based on sliding mode approach for interior permanent magnet synchronous motor(IPMSM). The proposed strategies are composed of an Adaptive High-Order Sliding Mode Observer (AHOSMO) in closed-loop with an Adaptive Super- Twisting Control (ASTWC), where the control and observer gains of the proposed strategy are reparameterized in terms of a single parameter. Then, the main advantage of this strategy is the adaptable laws are easy to implement, avoiding overestimates of gains that increases of chattering, reducing the time to tune the gains, and reducing the damage of the actuators. Furthermore, a strategy for angular position estimation error extraction is proposed. Then, from this information and using a parameter-free virtual system, AHOSMO isdesigned for estimating the angular position and speed in a wide speed range, where the estimated variables provided by this observer are obtained with greater precision, despite the variations of the parameters, achieving greater robustness. These estimated states are used in the proposed robust control to track a desired reference of speed and direct-axis current. A stability analysis of the closedloop system is presented, using a Lyapunov approach. In addition, the proposed strategy is validated throughout experimental and simulationset-up in order to show its effectiveness.