Thèse soutenue

Dimensionnement optimisé et stratégies de commande d’une génératrice synchrone à aimants permanents à double stator pour application hydrolienne
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Auteur / Autrice : Jian Zhang
Direction : Mohamed MachmoumLuc Moreau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie électrique
Date : Soutenance en 2015
Etablissement(s) : Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE (2009-2015)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Énergie Électrique de Nantes-Atlantique
Jury : Président / Présidente : Mohamed Benbouzid
Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Machmoum, Luc Moreau, Mohamed Benbouzid, Georges Barakat, Michel Hecquet
Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Barakat, Michel Hecquet

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les travaux présentés dans cette thèse portent sur l’étude, le dimensionnement optimisé et la commande d’une chaîne de conversion d’énergie hydrolienne à base de machine synchrone à aimants permanents à deux stators (DSCRPMG). Les concepts de turbines hydroliennes, les projets existants et les structures électrotechniques usuelles sont d’abord présentés. Un système d’entraînement direct avec une turbine à pas fixe est retenu. Le modèle analytique de la machine synchrone à deux stators est élaboré et différentes stratégies de commande sont testées (commande à facteur de puissance unitaire, à flux constant ou à couple maximal). Une approche originale minimisant la fois les pertes de la machine mais aussi celles du convertisseur est proposée conduisant à un meilleur rendement sur l’ensemble de la plage de vitesse (zone MPPT et régime défluxé) tout en respectant les contraintes de tenue en tension et thermiques du système. Une optimisation multi-objectif de l’investissement et de l’énergie extraite par l’ensemble de la chaîne de conversion est réalisée pour une durée d’exploitation de 20 ans avec prise en compte des probabilités d’apparition de vitesse du courant marin. Il en résulte que la machine double stator donne une nette amélioration du couple volumique en contrepartie d’une légère dégradation du couple massique comparée à la machine synchrone classique. Enfin l’accent est mis sur la commande de la chaine de conversion en mode normal ou en mode défaut, en particulier le cas de l’ouverture d’une phase du stator externe. Différentes stratégies sont étudiées pour assurer une continuité de service et minimiser les ondulations de couple montrant ainsi les possibilités offertes par la DSCRPMG.