usage de la machine électrique fractionnée comme nœud énergétique

multi-three-phase electric machine as an energetic node: an exploration of unbalanced power-sharing application

• Auteur / Autrice : Yiyu Lai
• Direction : Olivier Bethoux
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie électrique, électronique, photonique et systèmes
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/01/2026
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie Electrique et Electronique de Paris
• Jury : Président / Présidente : Jean-Frédéric Charpentier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Béthoux, Alejandro Gómez Yepes, Ngac Ky Nguyen, Florence Ossart, Jean-Yves Gauthier, Javier Ojeda, Adrien Voldoire
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alejandro Gómez Yepes, Ngac Ky Nguyen

Mots clés

Mots clés libres

Machine multi-triphasé

Machine synchrone à aimant permanent

Nœud énergétique

Éolien

Énergie renouvelable

Multi-three-phase machine

Pmsm

Power-sharing

Energy router

Wind turbine

Renewable energy

Résumé

Avec l'augmentation de la production d'énergie renouvelable dont la production est fluctuante, les systèmes de stockage d'énergie deviennent encore plus nécessaires pour assurer l'équilibre entre offre et demande. Dans le cas d'un système de production d'énergie éolienne, l'émergence des machines multi-triphasées offre de nouvelles possibilités pour l'intégration des systèmes de stockage. Une machine multi-triphasée possède naturellement plusieurs ports électriques pour se connecter à la fois au réseau électrique et au stockage, et sa capacité de gestion du flux de puissance à haute vitesse est déjà démontrée dans la littérature. Ce travail se concentre sur l'application de noeud énergétique des machines électriques multi-triphasées en prenant l'exemple d'une machine synchrone à aimant permanent et de quatre types d'enroulements segmentés : multisecteur, décalage symétrique, décalage asymétrique et hautement couplé. Les résultats du modèle montrent que la capacité de partage de puissance est liée au coefficient de couplage : un couplage magnétique plus élevé entre les enroulements entraîne un flux de puissance maximal plus élevée. De plus, un enroulement fortement couplé permet également la gestion du flux de puissance à vitesse nulle. Deux nouvelles méthodes de gestion du flux de puissance sont proposées pour les machines fortement couplées à vitesse nulle. Il s'agit respectivement du contrôle MLI à basse fréquence et du contrôle de décalage de tension carrée à haute fréquence. L'efficacité des deux méthodes est prouvée à la fois par le modèle et par l'expérience.

With the increase of renewable energy production, whose output is fluctuating, energy storage systems become even more necessary to ensure the balance between supply and demand. In the case of wind power generation system, the emergence of multi-three-phase machines gives new possibilities for storage system integration. A multi-three-phase machine naturally has multiple electrical ports to connect both the power grid and the storage, and its ability of power flow management (power-sharing) at high speed is already demonstrated in the literature. This work focuses on the power-sharing application of multi-three-phase electric machines by taking the example of a permanent magnet synchronous machine and four types of segmented windings: multi-sector, symmetrical phase shifted, asymmetrical phase shifted and highly coupled. The model results show that the power-sharing capacity is related to the coupling coefficient. Higher magnetic coupling between winding sets results in higher maximum shared power. In addition, a highly coupled winding also enables power-sharing at zero speed, because the machine can be considered as a three-phase transformer in this case. Two novel power-sharing methods are proposed for highly coupled machine at zero speed. They are low frequency PWM control and the high frequency square voltage shift control, respectively. The effectiveness of both methods is proven by both model and experimental results.