Diagnostic et commande tolérante aux défauts appliqués à un système de conversion électromécanique à base d’une machine asynchrone triphasée

Diagnostic and fault tolerant control applied to an electromechanical conversion system based on three phase induction motor

• Auteur / Autrice : Rebah Maamouri
• Direction : Mohamed Boussak, Faouzi M'Shali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique
• Date : Soutenance le 19/12/2017
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Marseille en cotutelle avec Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sousse (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mathématiques et Informatique de Marseille (Marseille ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'information et des systèmes (Marseille) - Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : L’unité de recherche Étude des Systèmes Industriels et Énergies Renouvelables (ESIER) -ENIM-Tunisie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Trabelsi, Mohamed Faouzi Mimouni, Mohamed Khémis Gabsi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelkader Chaari, Maurice Fadel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrotechnique

Mots clés libres

Diagnostic de défauts d’ouverture de transistors IGBT

Commande sans capteur mécanique

Algorithme du Super-Twisting

Sureté de fonctionnement.

Commande tolérante aux défauts

Observateur mode glissant

Inverter fault diagnosis

Sensorless control

Super-Twisting Algorithm STA

Robustness analysis

Fault tolerant control (FTC)

Sliding mode observer SMO

Résumé

L’objectif de cette thèse est de proposer des stratégies de diagnostic dans le cas d'une commande en vitesse sans capteur mécanique (vitesse/position) d’une machine asynchrone triphasée en présence de défaut d'ouverture des transistors IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de l’onduleur. Une étude de l’impact de ces défauts sur les performances de ces structures sans capteur mécanique en termes de stabilité et de robustesse des observateurs en mode dégradé est présentée. Un observateur par mode glissant (Sliding Mode Observer) à base de modèle est développé et validé expérimentalement en vue de la commande sans capteur mécanique de la machine asynchrone triphasée. Les signaux issus de l’observateur (approche modèle) sont utilisés conjointement avec ceux mesurés (approche signale) pour former une approche hybride de diagnostic de défauts des transistors IGBT de l’onduleur. Un observateur par mode glissant d’ordre 2 à base d’un algorithme Super-Twisting est ensuite développé en vue d’améliorer la stabilité et d’assurer la continuité de fonctionnement du système en présence d'un défaut afin de pouvoir appliquer une stratégie de commande tolérante aux défauts dans les meilleures délais et conditions de fonctionnement.

The main goal of this thesis is to propose diagnostic strategies in the case of a sensorless speed control of a three-phase induction motor under an opened-switch or opened-phase fault. A qualitative analysis of the performances, in terms of stability and robustness, of sensorless control applied to the electrical drive in pre-fault and post-fault operation modes is presented. A model-based sliding mode observer is developed and experimentally validated for sensorless speed control of three-phase induction motor. The signals issued from the observer (model approach) as well as the measured ones (signal approach) are simultaneously used to form a hybrid approach for inverter open-switch fault detection and identification. A second-order sliding mode observer based on Super-Twisting algorithm (STA) is also developed to improve the stability and to ensure the continuity of operation of the electrical drive especially during transient states induced by the fault, permitting thus to apply the reconfiguration step without losing the control