Conception de structures de conversion d'énergie à double fonctionnalité pour chariots électriques de manutention

Design of power structures with double functionality for electric industrial truck

• Auteur / Autrice : Fabien Lacressonnière
• Direction : Jean-François Brudny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Artois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules électriques

Chargeurs de batteries

Convertisseurs électriques

Mots clés libres

Chariot électrique

Convertisseurs de puissance

Recharge de batteries

Supercondensateur

Electrochimie

Hacheur de stockage capacitif (CUK)

Modélisation dynamique

Correction de facteur de puissance

Machine asynchrone lente

Redresseur MLI

Résumé

Actuellement, dans les chariots électrique de manutention, deux convertisseurs statiques distincts sont utilisés : d'un côté un variateur de vitesse et de l'autre un chargeur de batterie. Notre étude porte sur l'utilisation des éléments de la chaîne de traction (variateur de vitesse) comme chargeur de batterie afin de réduire le coût et améliorer les performances. Pour mener cette étude, deux types de chariot ont été choisi : le transpalette à motorisation à courant continu et un chariot élévateur à motorisation à curant alternatif. Après un bref rappel des technologies et normes à respecter (pollution harmonique du réseau, isolation galvanique), le choix de la topologie s'est porté sur le convertisseur à stockage capacitif (CUK) avec isolation galvanique pour le transpalette et sur un onduleur/redresseur à M. L. I. Pour le chariot élévateur. Une étude mécanique pour les deux chariots a permis de conclure sur l'efficacité du freinage par récupération. Afin d'analyser l'influence d'un courant de charge ayant une composante sinusoïdale sur la batterie, le modèle équivalent de la batterie a été introduit. Pour le transpalette, l'analyse complète (dimensionnement, modèle dynamique, C. A. L. C. ) du convertisseur à stockage capacitif a été effectuée. Pour le chariot élévateur, le moteur asynchrone est couplé directement à la roue motrice et il est utilisé comme transformateur lors de la charge de la batterie. Une étude de dimensionnement du moteur a été menée et son association avec l'onduleur/redresseur M. L. I. A été analysée.

Nowadays, in electric industrial trucks, two distinct power converters are used : on the one hand a speed controller and on the other hand a battery charger. The aim of the study is to use the existing components (speed controller) to realize a battery charger in order to reduce the cost and improve performances. To undertake this study, two industrial trucks have been selected : a transpallet with DC motorization and a fork lift truck with AC motorization. After a brief reminder on the technologies and standards to respect (harmonic pollution, galvanic isolation), the choice of the topology was made on the CUK converter with a galvanic isolation for the transpallet and on a P. W. M. Inverter/rectifier for the fork lift truck. A mechanical study for the two industrials trucks has allowed to conclude on the effectiveness from the regenerative braking. In order to analyse the influence of a charging current with a sinusoidal perturbation on the performances of the lead-acid battery, the electrical model has been introduced. For the transpallet, the full analyse (dimensioning, dynamical model, snubber) of the CUK converter has been done. For the fork lift truck, the induction motor is directly coupled at the main wheel and it is used like as a transformer during the charge of the battery. A dimensioning study of the motor has been presented and its interaction with the P. W. M. Inverter/rectifier has been analysed