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En vue de l'obtention du
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Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie Électrique
JURY
M. Alain BOUSCAYROL Rapporteur
M. Bernard DAVAT Rapporteur
M. Michel AMIET Examinateur
M. Marc DEBRUYNE Examinateur
M. Jean-Paul LOUIS Président
Mme Maria PIETRZAK-DAVID Directeur de thèse
M. Paul-Etienne VIDAL Examinateur
Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique, Télécommunications
Unité de recherche : LABORATOIRE PLASMA ET CONVERSION D’ENERGIE
UMR5213
Présentée par François BONNET
Master Recherche Génie Électrique de l’INPT
Agrégé de l’ École Normale Supérieure de Cachan
Soutenue le 30 Septembre 2008
Titre : Contribution à l’Optimisation de la
Commande d’une Machine Asynchrone
à Double Alimentation utilisée en
mode Moteur

Contribution à l’Optimisation de la Commande
d’une Machine Asynchrone à Double Alimenta-
tion utilisée en mode Moteur
Résumé
La Machine Asynchrone à Double Alimentation (MADA) n’est pas exclusive-
ment utilisée dans la conversion d’énergie éolienne. Elle présente de nombreux avan-
tages quand elle est utilisée en mode moteur et alimentée dans une configuration
particulière telle que deux onduleurs de tensions sont connectés aux enroulements
statoriques et rotoriques.
Tout d’abord, l’étude présentée dans ce manuscrit justifie les avantages apportés
par cette structure. D’une part, la tolérance en cas de panne onduleur ainsi que
la diminution des pertes dans les onduleurs (en comparaison avec une machine
asynchrone à cage alimentée par un seul onduleur) rendent cette structure attrac-
tive. D’autre part, la possibilité de doubler la puissance du moteur (le couple est
maintenu à sa valeur nominale sur une plage de vitesse égale à deux fois la vitesse
nominale) et de répartir la puissance entre le stator et le rotor sont deux avantages
significatifs.
De plus, les degrés de liberté présents dans ce système sont étudiés, et un réglage
optimisant le dimensionnement des onduleurs est déterminé.
Ensuite, la modélisation de cette MADA utilise les flux statoriques et rotoriques
comme variables d’état. Par conséquence, le modèle ainsi défini est compact, s’in-
terprète et s’exploite facilement.
Enfin, un contrôle basé sur l’association de deux stratégies de commandes directes
de couple à fréquence de découpage variable ou fixe est développé. Les résultats
expérimentaux utilisant une machine de 4 kW sont comparés aux résultats de simu-
lation. Ainsi, la modélisation, les stratégies de commandes et la simulation peuvent
être validées.
Mots clés
Machine Asynchrone à Double Alimentation - Fonctionnement moteur -
Commande Directe de Couple - Modulation vectorielle - Répartition des puis-
sances - Degrés de liberté - Optimisation - Modélisation flux

Control optimization of a Doubly Fed Induction
Machine used in motor working
Abstract
Doubly Fed Induction Machine (DFIM) is not only used in wind power energy
conversion. Indeed, this study is focused on a DFIM operated in motor mode with
stator and rotor windings supplied by two Voltage Source Inverters (VSI). This
configuration provides some interesting degrees of freedom and its optimal values
are determined in order to minimize the size of VSI. Moreover, this system is fault
tolerant in case of VSI failure, and total VSI losses are lower than the same squirrel
cage induction machine supplied by only one VSI. Furthermore, control strategies
allow power dispatching between stator and rotor, and DFIM mechanical power
can be doubled. A flux model of the machine is used, and direct torque control
strategies (DTC and DTC-SVM) can be applied. Experimental and simulation
results of 4kW DFIM are compared and consequently the speed drive behaviour is
validated.
Keywords
Doubly Fed Induction Machine - Motor working - Direct Torque Control -
Space Vector Modulation - Power distribution - Degrees of freedom - Optimi-
zation - Flux model