Dimensionnements et comparaisons de convertisseurs électromécaniques à bas coût et à grande disponibilité pour véhicules électriques

by Chao Liu

Doctoral thesis in Génie électrique

Under the supervision of Philippe Dessante.

defended on 06-07-2016

in Paris Saclay , under the authority of École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering (Orsay, Essonne) , in a partnership with CentraleSupélec (2015-....) (établissement opérateur d'inscription) and Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif sur Yvette) (laboratoire) .

Thesis committee President: Noureddine Takorabet.

Thesis committee members: Philippe Dessante, Claude Marchand, Guillaume Krebs.

Examiners: Daniel Roger, Yacine Amara.

  • Alternative Title

    Designs and comparisons of different electrical converters without magnets for the application of electrical vehicles


  • Abstract

    Today, the concerns of the energy crisis and the reduction of gas emissions stimulate the research in several electric vehicle domains. As the cost of rare earth magnetic materials has increased significantly in recent years, electrical motors without permanent magnets draw more attention, such as induction motors, wound-synchronous motors, switched reluctance motors, and synchronous reluctant motors. In this thesis, induction and synchronous reluctant machines are chosen to be studied for the electric vehicle traction application since they are low costly and fed up with similar power electronics and control strategies.Nonlinear analytical models of induction and synchronous reluctant machines are established and validated. Besides, economical and mechanical models are developed as well. Based on established analytical models, the geometry and the control parameters of these studied machines are calculated to define the total energy losses during the driving cycle. A bi-objective optimization is carried out to minimize total energy losses and motor costs. At last, the optimized machines are compared from their electric, energetic and economic performances, with the help of the Pareto Fronts obtained.


  • Abstract

    Aujourd'hui, l'électrification des véhicules constitue une des solutions mises en œuvre par les constructeurs automobiles dans la lutte contre les émissions de gaz polluants et pour la réduction des consommations. Comme le prix des aimants terres rares a fortement augmenté ces dernières années, les moteurs électriques sans aimants permanents sont attractifs, comme les moteurs asynchrones, synchrones à rotor bobiné, à réluctance variable (double saillance ou synchrone). Dans cette thèse, les machines asynchrones et synchrones à réluctance variable sont étudiées et comparées pour des véhicules électriques. Ces deux machines ont un coût faible et possèdent des structures de puissance et de contrôles similaires.Des modèles analytiques non linéaires de machines asynchrones et synchrones à réluctance variable sont établis et validés. En outre, leurs modèles économiques et mécaniques sont également mis en œuvre. Sur la base des modèles analytiques établis, la géométrie et les paramètres de commande des machines étudiées sont dimensionnés afin de réduire les pertes énergétiques durant des cycles de conduite. Une optimisation bi-objective est proposée afin de minimiser en même temps les pertes énergétiques et le coût du moteur. Enfin, les machines optimisées sont comparées, à l’aide de Fronts de Pareto, pour évaluer leurs performances électriques, énergétiques et économiques.


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