Étude du problème inverse en électromagnétisme en vue de la localisation des défauts de désaimantation dans les actionneurs à aimants permanents

par Jawad Ahmed Farooq

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Abdellatif Miraoui.


  • Résumé

    The research work presented in this manuscript is mainly focused on the development of models that can incorporate different faults for a permanent magnet synchronous machine (PMSM). Two frequently occurring faults were investigated: the demagnetization of magnets and inter-turn short circuit in stator coils. The objective of developing models is to study the fault behavior for diagnostic purposes. Concerning the demagnetization fault, two models were developed. The first one is an analytical model which based on the resolution of Maxwell’s equations in different regions. The second one is based on the permeance network method (PNM). A comparative study shows that the PNM is more precise than the analytical one. For the inter-turn short circuit fault, a dynamic model was developed. The simulation results show that an inter-turn short circuit fault produces a 3rd order harmonic in the stator currents. Using the models for the demagnetization fault, a methodology to detect a magnet fault in PMSM was proposed. It is a parameter identification approach based on an algorithm which uses some external measurement date (e. G. EMF) to search iteratively the distribution of remanant induction in the magnets. After comparing the model results with the finite element simulations, a test bench was realized to validate them experimentally. Practical test on the inter-turn short circuit fault were performed on a PMSM motor. The measurement results are in good concordance with the results of the model and finite element simulations. The tests on the demagnetization fault are still to be carried out.

  • Titre traduit

    ˜An œinverse problem analysis to detect demagnetization fault in permanent magnet synchronous machines


  • Résumé

    Cette thèse a porté sur la modélisation des machines synchrones à aimants permanents (MSAP) lors des régimes de fonctionnements défaillants. Deux défauts fréquents ont été étudiés : la désaimantation des aimants et le court-circuit entre spires. L’objectif est de développer des modèles aidant à la compréhension de ces phénomènes dans l’optique de réaliser des opérations de diagnostic. Concernant le défaut de désaimantation, deux modèles ont été développés. Le premier est de type analytique et est basé sur la résolution des équations de Maxwell. Le deuxième modèle, a été développé à l’aide d’un réseau de perméances équivalent (RDPE). L’étude comparative entre ces derniers a montré que le modèle du RDPE est plus précis que le modèle analytique. Pour le défaut de court-circuit entre spires dans les MSAP, un modèle dynamique a été développé. Les résultats de simulation montrent qu’un court-circuit entre spires produit un harmonique d’ordre 3 dans les courants. En se basant sur les modèles de la désaimantation, une technique de détection de défaut des aimants a été mise en œuvre. Il s’agit d’une méthode d’identification fondée sur un algorithme qui utilise comme entrées les données d’une grandeur électromagnétique telle que la FEM, pour chercher itérativement la distribution de l’induction rémanente des aimants. Une maquette expérimentale a été également mise en place afin de valider les résultats obtenus. Des essais expérimentaux sur les défauts de court-circuit ont été réalisés sur une MSAP. Les mesures étaient en bonne corrélation avec ceux donnés par le modèle et par des simulations éléments finis. Il reste à conduire des mesures sur une machine présentant le défaut de désaimantation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (187 p.)
  • Annexes : Réf. bibliogr. p. 177-185

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Lucien Febvre (Belfort).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Sc.2008.17.B
  • Bibliothèque : Université de technologie de Belfort-Montbéliard. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE 08 FAR
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