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Thèse soutenue

Étude et optimisation d'un ensemble alternateur à aimants - redresseur commandé : application à un véhicule hybride

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Auteur / Autrice : Alexandre de Bernardinis
Direction : Bernard Laporte
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Résumé

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Ce travail concerne l'étude et l'optimisation coordonnée d'un ensemble alternateur à aimants permanents - redresseur commandé destiné à l'alimentation électrique d'une plate-forme mobile de type véhicule hybride série. Cet ensemble doit fournir un courant continu, sous la tension de batterie, aux différentes charges connectées sur le bus continu. L’alternateur est entrainé par un moteur diesel. Pour choisir le type de machine et celui du redresseur associé, nous avons tenu compte des contraintes propres aux systèmes embarqués et de celles plus spécifiques au système étudié. Pour la machine, nous avons choisi une machine synchrone à aimants posés sur la surface du rotor. Pour le redresseur, la contrainte liée au démarrage du moteur diesel par la machine électrique, nous a conduit à retenir un pont redresseur triphasé à IGBT de structure tension. Nous avons ensuite déterminé les conditions de « contrôlabilité » des courants de phase pour deux types de machines à aimants : à f. é. M. Trapézoïdale et f. é. M. Sinusoïdale. Une étude multicritères nous a fait opter pour la machine à f. é. M. Trapézoïdale au plateau 120° et délivrant des courants rectangulaires. Différentes stratégies de contrôle des courants de phase par hystérésis ont également été étudiées. Le dimensionnement définitif de l'alternateur est obtenu par éléments finis. Plusieurs simulations numériques pour des conditions de fonctionnement significatives ont permis de valider le bon comportement du système. Enfin, un banc de tests à puissance réduite a permis de montrer la fonctionnalité du redresseur commande pour le pilotage d'une machine à aimants en moteur ou alternateur.