Etude et mise en oeuvre de lois de commande de la machine à réluctance variable à double saillance

Study and implementation of control lows for doubly salient switched reluctance machine

• Auteur / Autrice : Hala Hannoun
• Direction : Claude Marchand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bloc atrioventriculaire

Commande électronique

Identification

Mots clés libres

Modélisation

Machine à reluctance variable

Résumé

Ce mémoire traite la mise en œuvre de la machine à réluctance variable dans les entrainements à vitesse variable. Afin de rendre cette machine compétitive dans différentes applications industrielles, nous nous sommes intéressés à son contrôle (courant, couple, vitesse) selon les deux modes d’alimentation : conduction discontinue et conduction continue. Une part importante de ce travail a été consacrée à la réalisation de nombreux essais expérimentaux. Les caractéristiques électromagnétiques (flux, couple) du prototype étudié sont déterminées à partir d’une modélisation numérique et ont été validées sur le banc expérimental. De ces données a découlé une expression analytique de l’inductance en vue de développer un nouveau régulateur de courant PI à gains variables : l’adaptation des gains, selon la valeur du courant de phase et de la position du rotor, permet de compenser la variation de l’inductance et de garder une dynamique bien définie de la boucle fermée du courant. Deux méthodes pour contrôler le couple sont proposées. La première, considérant la valeur instantanée du couple, permet de réduire considérablement les ondulations de couple mais nécessite un régulateur de courant à bande passante élevée. La deuxième qui s’appuie sur la valeur moyenne du couple, est basée sur des cartographies de paramètres de réglage optimaux. Pour un même dimensionnement du système (alimentation-machine-convertisseur), les performances à haute vitesse sont considérablement accrues grâce à l’adoption du mode conduction continue: le couple se voit augmenté à un niveau permettant de maintenir la puissance maximale constante sur une très large plage de vitesse.

The present study concerns the implementation of the switched reluctance machine in variable speed motor drives. In order to make this machine more competitive in various industrial applications, we were interested in its control (current, torque, speed) according to both conduction types: discontinuous and continuous modes. An important part of this work was dedicated to realise the experimental tests. The prototype electromagnetic characteristics (flux, torque) are obtained by numerical calculation and are validated on the test bench. From these data, an analytical expression of the inductance is proposed for the development of a new PI current regulator with variable gains: the gain adaptation, with respect to the phase current and the rotor position, compensates the inductance variation and keeps a well defined dynamic of the current closed loop. Two methods to regulate the torque are proposed. The first one, based on the instantaneous value of the torque, reduces considerably the torque ripple but requires a high bandwidth current regulator. The second one, which deals with the torque mean value, is based on optimal parameters maps. For the same sizing of the system (power supply-machine-converter), the high speed performances are considerably increased due to the continuous conduction mode: the torque is increased to a level that allows keeping the maximal power constant over a wide speed range.