Commande vectorielle d`une machine asynchrone doublement

N° d’ordre :……………… Année 2006
THÈSE
présentée
pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
&
DE L’ÉCOLE NATIONALE D’INGÉNIEURS DE TUNIS
École doctorale : GEET
Spécialité : Génie Electrique
Par
Sejir KHOJET EL KHIL
Ingénieur ENIT – DEA Génie Electrique
Commande Vectorielle d’une Machine
Asynchrone Doublement Alimentée
(MADA)
Optimisation des pertes dans les convertisseurs
Reconfiguration de la commande pour un fonctionnement sécurisé
Soutenue le 04 Décembre 2006 devant le jury composé de
M. Mohamed ELLEUCH Président
MM. Faouzi BEN AMMAR Rapporteur
Farid MEIBODY-TABAR Rapporteur
MMe. Ilhem SLAMA-BELKHODJA
Maria PIETRZAK-DAVID
MM. Bernard DE FORNEL
Fayçal SELLAMI Examinateur
Thèse Préparée en co-tutelle au Laboratoire des Systèmes Electriques (LSE-ENIT-Tunisie)
& au Laboratoire d’Electrotechnique et d’Electronique Industrielle (LEEI-ENSEEIHT-France)
Unité Mixte de Recherche au CNRS N° 5828

à la mémoire de mes grands parents
Hmida Khojet El Khil et Mahrez Bey
à la mémoire de ma grand mère
Nana Arbia Khojet El Khil
à mes parents
à mes soeurs
à toute ma famille
à tous ceux qui me sont chers

« La source de tout savoir est la connaissance de dieu
-que sa gloire soit exaltée- et ceci ne peut être réalisé
que par la connaissance de sa divine manifestation »
Bahà’u’llah

Résumé
LES - LEEI
i
Commande vectorielle d’une machine
asynchrone doublement alimentée
Optimisation des pertes dans les convertisseurs
Reconfiguration de la commande pour un
fonctionnement sécurisé
Mots Clés :
- Machine asynchrone doublement alimentée
- Loi de répartition de puissance
- Dimensionnement des convertisseurs
- Contrôle vectoriel
- Contrôle sans capteur
- Reconfiguration du mode de fonctionnement
- Défaut de court-circuit.
Résumé :
Dans ce travail, l’auteur s’intéresse à la machine asynchrone à rotor bobiné
alimentée par deux convertisseurs, l’un au stator et l’autre au rotor. La stratégie
de commande développée est basée sur un contrôle vectoriel avec une orientation
du flux rotorique, avec une loi de répartition de puissances actives entre le stator
et le rotor. Cette loi de répartition de puissance donne lieu à une relation entre la
pulsation des grandeurs statoriques et la pulsation des grandeurs rotoriques qui
permet d’optimiser le dimensionnement de chaque convertisseur.
Une commande sans capteur de vitesse ou de position est développée. La
compensation du couple de charge permet d’assurer de bonnes performances avec
une bonne robustesse vis-à-vis des variations paramétriques de la machine.
L’étude de la reconfiguration du mode de fonctionnement de la MADA face à
des défauts au niveau des onduleurs de tension, permet de dégager un avantage
majeur de cette machine. En effet, la double alimentation permet d’éliminer
l’onduleur défaillant et de fonctionner avec un seul onduleur. Les résultats de
simulation présentés témoignent des bonnes performances de cette machine en
présence de tels défauts.

Abstract
LES - LEEI
ii
Field Oriented Control of a doubly fed
asynchronous machine
Inverters losses optimization
A fault tolerant operating system under inverter
default
Key words:
- Doubly fed asynchronous machine
- Power distribution law
- Inverters design
- Field oriented control
- Sensor less control
- Fault operating system
- Inverter short-circuit fault.
Abstract:
This work is focused on the doubly fed wound rotor asynchronous machine
supplied by two Pulse Width Modulation (PWM) voltage inverters, each in rotor
and in stator sides.
The control strategy used is a rotor filed oriented control (RFOC) with an
active power distribution law between stator and rotor. This power distribution
law permits to have a relation between stator and rotor frequencies witch allows
an optimized design for each inverter.
A sensor less control is developed. The torque compensation allows high
performances with a good robustness to machine parameters variations.
The continuous drive operating under inverters faults is the most important
advantage of this machine. In fact, the double fed allows to eliminate the
damaged inverter and to drive the machine with one inverter.
The continuous drive operating is guaranteed but the power distribution law
is not possible. The DFIM speed drive can tolerate the inverter fault apparitions
thanking its structural qualities. It is obtained with power electronic structure
reconfiguration followed by control strategy adaptation.
Simulation results prove the feasibility and the efficiency of the strategy.