Sur la commande DTC bassée sur les techniques de contrôle robuste de la machine synchrone à double étoile alimentée par convertisseurs multiniveaux

Abstract

Ce travail est consacré à la commande d’une structure innovante constituée d’une machine synchrone à double étoile à rotor bobiné (MSDE) alimentée par des convertisseurs multiniveaux. Dans un premier temps, cette étude s’attache à l’alimentation de la MSDE par deux onduleurs multiniveaux à structure NPC (Neural-Point-Clamped) et à structure multicellulaire série. Dans un second temps, l’accent a été mis sur la commande directe du couple (DTC) de la MSDE. Deux structures de contrôle DTC classiques sont proposées afin de découpler le flux et le couple. Cependant lors de la généralisation du concept du DTC classique à la MSDE des ondulations des courants de phases apparaissent. Ces ondulations engendrent des courants de circulation non générateurs du couple, d’amplitudes très élevées. Une solution à ce problème consiste à associer à la DTC des techniques de commande modernes. Ainsi, nous avons développé des nouvelles structures de la DTC basées sur la méthodologie backstepping et sur la logique floue adaptative. Ces structures ont l’avantage d’être robuste et minimisent considérablement les courants de circulation. Dans le premier chapitre sont présentés les différents outils méthodologiques pour la modélisation des enroulements multi-étoiles, ensuite on modélise la MSDE dans une base orthonormée dans laquelle le modèle obtenu est simple et découplé du point de vue de sa commande. Dans le deuxième chapitre on alimente la MSDE par deux onduleurs de tension multiniveaux. En effet, les convertisseurs multiniveaux permettent de synthétiser des tensions très proches de la sinusoïde. Plus le nombre de niveaux augmente plus le signal de sortie s’approche de la sinusoïde avec un minimum de distorsion harmonique. Ainsi, on alimente dans un premier lieu la MSDE par deux onduleurs à deux niveaux, ensuite par deux onduleurs à trois niveaux et en fin par deux onduleurs à cinq niveaux à structure NPC et à structure multicellulaire série. Le troisième chapitre se consacre à l’application de la commande directe du couple à la machine synchrone double étoile. Ainsi on généralise le concept de la DTC classique à la commande de la MSDE alimentée par deux onduleurs de tension à deux niveaux et à trois niveaux à structure NPC. Deux structures de control DTC et des nouvelles tables de commutation sont proposées pour le découplage de la MSDE. Enfin, l’influence des paramètres de réglage sur les performances statiques et dynamiques de la MSDE est étudiée. Dans le quatrième chapitre on développe des nouvelles structures de la DTC basées sur la méthodologie Backstepping et sur la logique floue. Ces algorithmes permettent d’avoir une commande directe du couple et une alimentation par des onduleurs multiniveaux à fréquence imposée en utilisant des stratégies MLI. La principale caractéristique de ses méthodes est la suppression des régulateurs à hystérésis et de la table de commutation, ce qui élimine les problèmes qui y étaient associés. Enfin, dans une dernière partie, on présente les conclusions de cette étude ainsi que les perspectives envisageables pour la poursuite de ce travail.