Commandes non-linéaires et intelligentes pour le positionnement précis des machines hexaphasées

par Mohamed Amine Fnaiech

Thèse de doctorat en Sciences. Génie électrique

Sous la direction de Franck Betin.

Soutenue en 2009

à Amiens .

mots clés

• Machines asynchrones -- Thèses et écrits académiques
• Commande floue -- Thèses et écrits académiques
• Commande en mode glissant -- Thèses et écrits académiques

Résumé

La sécurisation des entraînements électriques utilisés en milieu industriel est un sujet de pointe à l’heure actuelle et la machine asynchrone, connue pour sa légendaire robustesse, peut être une réponse à ce problème. Cependant, une machine asynchrone triphasée, comportant trois phases statoriques et six interrupteurs actifs, n’est pas satisfaisante car elle ne remplit pas les objectifs de sécurité fixés. Afin de surmonter cet obstacle pour les applications embarquées, de nouveaux travaux consistent à concevoir une machine asynchrone hexaphasée (MAS6). L’avantage principal de ce type de machine correspond essentiellement à son fonctionnement lors du mode dégradé, qui correspond à la perte d’une ou de plusieurs phases d’alimentation. Cependant, cette situation critique entraîne des ondulations du couple qui nuisent considérablement à la qualité de la tâche à réaliser. L’objectif de cette thèse consiste donc à concevoir des algorithmes non linéaires et intelligents qui de par leur structure peuvent fonctionner en mode sain ou en mode dégradé. Pour cela après avoir recensé bon nombre de commandes non linéaires et intelligentes, avons nous focalisé notre étude sur la commande à structure variable et la commande par la logique floue. Ces deux techniques sont connues pour leur robustesse ainsi que pour leur faible volume de calcul. Ces deux algorithmes ont été employés afin de réaliser un positionnement précis quel que soit la charge mécanique entraînée et lors de la présence de pertes de phases. Il est à noter que ces algorithmes ont été insérés dans la boule de courant et dans la boucle externe Après avoir été comparés avec un régulateur classique PID, ces deux algorithmes intelligents ont été implantés avec succès sur un banc d’essais mis au point au laboratoire.

Titre traduit

Intelligent and non-linear controls for precision positioning of a six-phase induction machine (6PIM)

Résumé

Securing electric drives used in industry is a very interest area today and the induction machine, known for its legendary strength, could be an answer to this problem. However, a three-phase induction machine with three stator phases and six active switches, is unsatisfactory because it does not meet safety goals set. To overcome this problem for embedded applications, new work consists in designing a Six Phase Induction Machine (6PIM). The main advantage of this type of machine is essentially functioning in faulted mode, which corresponds to the loss of one or more supply phases. However, this critical situation induces torque ripples that affect significantly the quality of the task. The objective of this thesis is therefore to design nonlinear and intelligent algorithms which can operate in safe mode or in faulted mode. For this and after reviewing many nonlinear and intelligent control laws, we have focused our study on variable structure control and fuzzy logic control. Both techniques are known for their robustness and their low computation requirements. Both algorithms were used to achieve precise positioning regardless of the mechanical load driven and in the cases of phase losses. Note that these algorithms have been inserted into the inner and the external loop. After being compared with a conventional PID controller, these two intelligent algorithms have been successfully implemented on a test bed developed in the laboratory.