Modélisation dynamique et commande d'un ensemble « génératrice synchrone pentaphasée à FEM non sinusoïdale – convertisseur AC/DC » tolérant aux défauts

par Abdoulaye Dieng

Thèse de doctorat en Electronique et génie électrique

Sous la direction de Mohamed Fouad Benkhoris et de Mourad Aït-Ahmed.

Le président du jury était Cristian Nichita.

Le jury était composé de Mohamed Fouad Benkhoris, Mourad Aït-Ahmed, Cristian Nichita, Shahrokh Saadate.

Les rapporteurs étaient Shahrokh Saadate.


  • Résumé

    Dans le contexte de l’exploitation des sources d’énergies renouvelables marines, la difficulté d’accès aux installations impose d’explorer des chaînes de conversion d’énergies tolérantes aux défauts. Ce travail de thèse concerne la modélisation dynamique et la commande d’une chaîne de conversion d’énergie innovante. La chaîne de conversion étudiée est constituée d'une génératrice synchrone pentaphasée à aimants permanents et à FEM non sinusoïdale produisant l’énergie pour le bus continu via un convertisseur AC/DC. Deux topologies de convertisseurs AC/DC sont investiguées : un redresseur MLI pentaphasé et un redresseur innovant de type VIENNA pentaphasé. L’optimisation du transfert d’énergie nécessite l’élaboration de stratégies de commande optimales exploitant tous les harmoniques de la FEM en mode normal ou en mode de défaut lié à l’ouverture d’une phase de la génératrice. Des algorithmes de commande spécifiques sont élaborés en fonction du mode de connexion du neutre et du point milieu du bus continu. Les profils spécifiques des références de courant imposées par les stratégies de commande requièrent des régulateurs robustes et à hautes performances dynamiques. Pour les boucles internes de courant, le régulateur fractionnaire PIα de type linéaire et un régulateur analogique particulier auto-oscillant de type non-linéaire sont exploités. Pour la boucle externe de tension, des stratégies de commande sont élaborées et des régulateurs sont synthétisés. Des bancs d’essais logiciels et expérimentaux sont réalisés et les résultats illustrent les fonctionnements et les performances des stratégies de commande élaborées pour différents scenarii avec les deux convertisseurs.

  • Titre traduit

    Dynamical modeling and control of fault-tolerant « Non sinusoida EMF five-phase synchronous generator – AC/DC Converter » set


  • Résumé

    In the context of exploitation of marine renewable energy sources, the access difficulties to the installations requires to explore fault-tolerant energy conversion systems. This Doctorate thesis deals with the dynamical modeling and control of an innovative energy conversion chain. The studied conversion chain consists of a non-sinusoidal EMF 5-phase permanent magnet synchronous generator which delivers the energy to the DC bus via an AC/DC converter. Two AC/DC topologies are investigated: a 5-phase PWM rectifier and a 5-phase VIENNA rectifier. The energy transfer optimization needs optimal control strategies using all the EMF harmonics in normal mode and in specific fault mode due to the opening of one phase of the generator. Specific control algorithms are developed based on the possible connection between the neutral of the machine and the midpoint of the DC bus. Particular profiles of the current references imposed by the control strategies require robust and high dynamic performance controllers. For the inner current loops, the linear PIα fractional controller and a specific non-linear phase-shift self-oscillating controller are synthesized. For the outer voltage loop, control strategies are developed and regulators are synthetized. Software and experiment test benches are built. Results illustrate the working and performances of the control strategies developed for different scenarii with both converters.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (179 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.166-179

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  • Non disponible pour le PEB
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