Thèse - GREEN
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
Ecole Doctorale : IAEM (Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques)
Département de Formation Doctorale : Electronique – Electrotechnique
N° attribué par la bibliothèque
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Thèse
Présentée en vue d'obtenir le grade de
Docteur de l’Institut National Polytechnique de Lorraine.
Spécialité : Génie Electrique
par
Jean-Philippe MARTIN
CONTRIBUTION A L’ALIMENTATION EN TENSION
DE MACHINES SYNCHRONES A AIMANTS
PERMANENTS A NOMBRE DE PHASES ELEVE :
FONCTIONNEMENT NORMAL ET DEGRADE
Soutenue publiquement, le 22 Juillet 2003, devant la commission d’examen
Membres du Jury :
M. ZAIM EL-Hadi Président
M. HAUTIER Jean-Paul Rapporteur
Mme PIEDRZAK-DAVID Maria Rapporteur
M. DAVAT Bernard
M. MEIBODY-TABAR Farid
M. PIERFEDERICI Serge
M. LETELLIER Paul Invité
Le travail exposé dans ce mémoire a été effectué au Groupe de Recherche en
Electrotechnique et en Electronique de Nancy (GREEN), unité de recherche associée au
CNRS (UMR 7037), au sein de l'Ecole Nationale Supérieure d'Electricité et de Mécanique
(ENSEM) de Nancy.
J’exprime mes sincères remerciements à M. El-Hadi ZAIM, professeur à l'Ecole
Polytechnique de l'Université de Nantes, pour avoir accepté de juger ce travail et pour
m’avoir fait l’honneur de présider le jury.
Je remercie Mme Marie PIEDRZAK-DAVID, professeur à l’ENSEEIHT, ainsi que M.
Jean-Paul HAUTIER, professeur à l’ENSAM, d’avoir accepté de rapporter ce travail et
pour l'intérêt qu'ils y ont porté.
J’exprime mes vifs remerciements à M. Bernard DAVAT, professeur à l'ENSEM, d’avoir
encadré et dirigé ces travaux, et pour la confiance qu’il m’a accordé tout au long de cette
thèse.
Je remercie chaleureusement M. Farid MAIBODY-TABAR, professeur à l'ENSEM,
d’avoir co-encadré cette thèse, pour son enthousiasme et tous les précieux conseils qu'il a
portés, des heures durant, sur ces travaux.
Je remercie M. Serge PIERFEDERICI, Maître de conférence à l'ENSEM, pour sa
disponibilité et ses conseils avisés pour l'étude du régulateur de courant.
Je remercie M. Paul LETELLIER d’avoir accepté de faire partie de mon jury, et pour
l'intérêt qu'il a manifesté pour ce travail, ainsi que la société TECHNICATOME, pour
m’avoir transmis des résultats expérimentaux, permettant de valider expérimentalement
certaines méthodes de filtrage de couple.
Je remercie également M. Abderrezak REZZOUG pour m'avoir accueilli au sein du
laboratoire.
Je tiens également à exprimé tout ma gratitude au personnel du laboratoire pour leur
gentillesse, leur aide, leur conseils et l'ambiance vécue tout au long de cette thèse et tout
particulièrement les techniciens du laboratoire pour leurs précieux conseils techniques lors
des réalisations pratiques liées à ce travail.
Je remercie également, ma famille et mes amis, pour leur aide dans la réalisation de ce
travail, leur assistance et leur immense soutien moral et affectif pendant toutes ces années.
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SOMMAIRE
Sommaire ..................................................................................................................................1
Introduction Générale..............................................................................................................5
Chapitre 1..................................................................................................................................9
Segmentation de Puissance de Chaînes de Conversion d’Energie. Présentation du
Système Etudié..........................................................................................................................9
1. Introduction.............................................................................................................................. 9
2. Méthodes structurelles de segmentation de puissance........................................................ 10
2.1. Modification de la structure du convertisseur statique.........................................10
2.2. Augmentation du nombre d’enroulements de la machine....................................12
3. Ondulations de couple en fonction du nombre de phases................................................... 14
4. Présentation du système étudié............................................................................................. 15
5. Structure de contrôle de courant et forme d’onde optimale en mode normal.................. 16
5.1. Contrôle des différents convertisseurs..................................................................16
5.2. Forme d’onde optimale de courant.......................................................................17
5.2.1. Cas de l’alimentation par onduleurs monophasés ............................................18
5.2.2. Cas de l’alimentation par un onduleur à q-bras................................................ 19
6. Représentation des Systèmes Multi-machines Multi-convertisseurs................................. 20
6.1. Description des Systèmes Multi-machines Multi-convertisseurs.........................20
6.1.1. Système mono-machine mono-convertisseur................................................... 20
6.1.2. Système Multi-machine Multi-convertisseur ...................................................21
6.1.3. Analyse et simplifications ................................................................................22
7. Structures de Commande des SMM..................................................................................... 22
7.1. Structure de commande d’un système mono-machine mono-convertisseur........22
7.2. Structure de commande d’un système multi-machine multi-convertisseur .........24
7.3. Présentation du système étudié avec le formalisme SMM...................................25
8. Conclusion............................................................................................................................... 25
Chapitre 2................................................................................................................................27
Commande Globale d’une MSAP Polyphasée Alimentée par Onduleurs Monophasés..27
1. Introduction............................................................................................................................ 27
2. Représentation vectorielle d’une machine q phases............................................................ 27
3. Représentation SMM du système pour une machine à q phases....................................... 30
4. Commande en tension d’une MSAP triphasée.................................................................... 31
4.1. Présentation de la commande de base utilisée......................................................31
4.1.1. Présentation des régulateurs utilisés.................................................................31
4.1.2. Mode d’alimentation initial..............................................................................31
4.2. Analyse des résultats obtenus avec la commande MLI intersective ....................32
4.2.1. Commande globale par vecteurs tension..........................................................33
4.2.2. Choix d’une séquence de commutation............................................................35
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