Sur l'application de l'automatique moderne dans la commande des machines électriques

Abstract

Cette thèse rassemble une partie de nos travaux effectués dans le domaine de l'électronique de puissance et la commande des machines électriques. C'est un ensemble de travaux sur l'introduction et l'application des techniques modernes de l'automatique dans la conduite des processus nécessitant des entrainements électriques à vitesse variable. Nous nous sommes intéressés à différentes machines électriques: la machine à courant continu, la machine synchrone autopilotée avec ses deux types d'alimentation, et la machine asynchrone alimentée en tension. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aussi aux alimentations autonômes en vue de l'alimentation des machines électriques sur des sites isolés. Les deux premiers chapitres sont consacrés à l'application de la commande par retour d'état échantillonné sans capteur de courant d'un moteur à courant continu. Dans le premier, il est exposé d'une façon succinte les idées directrices du réglage échantillonné dans l'espace d'état. Le second est consacré à la commande numérique de vitesse avec réglage et limitation du courant. La structure globale de réglage adoptée est une structure en cascade, où un observateur des grandeurs d'état et de la perturbation est introduit dans la boucle principale de vitesse. Dans les chapitres trois et quatre, le réglage d'état échantillonné est appliqué pour la commande de la machine synchrone autopilotée alimentée en courant. Deux méthodes sont adoptées: le réglage d'état puis le réglage d'état en cascade de la vitesse. Ce réglage d'état en cascade nécessite l'introduction de la technique de réglage d'état partiel. Après la synthèse des réglages et du dispositif anti windup, nous effectuons les travaux de simulation. Ensuite, à partir des résultats obtenus par la simulation, nous évaluons les performances des réglages. Le chapitre cinq est consacré à la commande optimale par retour d'état échantillonné appliquée à une machine synchrone autopilotée alimentée en tension. Dans les chapitres six et sept, il est présenté l'application de deux techniques de réglage à un actionneur asynchrone avec pilotage vectoriel: la commande optimale par retour d'état échantillonné et la commande prédictive généralisée. Tandis que dans la seconde, après la synthèse de cette nouvelle approche de commande, nous nous intéressons à l'étude par simulation de la commande prédictive généralisée appliquée à l'actionneur. L'actionneur asynchrone étant une machine non linéaire, nous appliquons dans le chapitre huit, une technique de commande non linéaire moderne pour le réglage de la vitesse. Le dernier chapitre est consacré à l'application du réglage par mode de glissement à un convertisseur d'électronique de puissance. Ce convertisseur est destiné à la conception d'une alimentation autonôme en vue de l'alimentation des machines électriques. C'est une alimentation qui fonctionne en hauteur et en onduleur.