Synthèse de Commande Tolérante aux Défauts pour des systèmes critiques, à moteur triphasé, utilisés dans l’automobile

Fault Tolerant Control for Critical machine-inverter systems used in automotive industry

• Auteur / Autrice : El Hadji Sidath Diao
• Direction : Demba Diallo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 13/11/2014
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Gérard Champenois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Demba Diallo, Gérard Champenois, Maria Pietrzak-David, Xavier Kestelyn, Jean-François Bisson, Zaatar Makni, Claude Marchand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maria Pietrzak-David, Xavier Kestelyn

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commande automatique

Convertisseurs électriques

Véhicules électriques

Mots clés libres

Commande sans capteur

Diagnostic

Reconfiguration

Observateurs

Machine synchrone à aimants permanents

Fault detection

Fault isolation

Permanent Magnet Synchronous Machine drive

Nonlinear observers

Sensorless control

Résumé

La disponibilité de certains capteurs est indispensable pour le contrôle des machines électriques dans une application automobile. Cette thèse constitue une contribution à l'étude d'une commande tolérante aux défauts pour un entraînement électrique dans le cadre du projet SOFRACI. Pour pallier une défaillance de ces capteurs, des stratégies sont mises en place pour assurer une continuité de fonctionnement ou un arrêt sûr. Dans le cas de la machine synchrone, les capteurs les plus critiques sont: le capteur de position, les capteurs de courant et le capteur de bus de tension continue. C'est dans ce contexte que l'on a développé des algorithmes de commande tolérante aux défauts avec successivement des étapes de détection, d'isolation et de reconfiguration. Ensuite, la validation expérimentale a été effectuée sur un banc composé d’une machine synchrone et d’un onduleur avec 3 ponts H conçus pour la propulsion d’un véhicule électrique. Ainsi les méthodes développées et qui s’appuient principalement sur la théorie du contrôle, sont évaluées expérimentalement à travers des injections de défauts en temps réel, avec un accent mis sur le temps nécessaire à la détection.

During the last decade, Fault Tolerant Control (FTC) has become an increasingly interesting topic in automotive industry. The operation of electrical drives is highly dependent on feedback sensors availability. With the aim of reaching the required level of availability in transportation applications, the drive is equipped with a DC voltage sensor, three current sensors (due to safety requirements in electric vehicle standards) and a position sensor. This PhD is a contribution to the study of an electrical drive fault tolerant control. The objective is to have a system, which can adaptively reorganizes itself at a sensor failure occurrence. Consequently, strategies are defined from the early preliminary design steps, so as to facilitate fault detection, fault isolation and control reconfiguration. To this purpose, our work goes from theoretical studies toward experimental validations through the model simulation using control theory.In this thesis, FTC algorithms are developed for the rotor position, the phase currents and DC link voltage sensors. The experimentally validation is perform with an electrical drive composed of a Permanent Magnet Synchronous Machine and a 3H bridge inverter. Thus, the developed methods are evaluated experimentally through real time fault injection, with an emphasis on the detection time.