Synthèse d'observateurs hybrides dédiés à la commande tolérante aux défauts

Abstract

Le présent travail a pour objet la synthèse de stratégies d’observateur et de commande permettant l’équilibrage en boucle fermée des tensions flottantes d’un convertisseur multicellulaire à deux bras. Un nouveau modèle du convertisseur est développé afin de synthétiser trois types d’observateurs à savoir: L’observateur par mode de glissement d’ordre un et deux et l’observateur par H∞. Dans la deuxième partie de ce travail, on a abordé le diagnostic de défaut cellule en utilisant l’observateur par mode glissant d’ordre un pour la génération du résidu, le défaut vieillissement des condensateurs est également traité. Le développement d’une commande tolérante aux défauts nécessite une solution matérielle. Des résultats de simulation montrent que les méthodes utilisées donnent de bonnes performances. A cet effet notre mémoire s’articulera autour de quatre chapitres: Le premier chapitre sera consacré à la présentation des convertisseurs multicellulaires série, apparition, le principe de fonctionnement et les différents modèles mathématiques. Nous développons ensuite un modèle hybride des convertisseurs multicellulaires, ce modèle présente un comportement naturel puisque il contient d’une part des variables discrètes représentées par les états des interrupteurs et d’autre part les modes pour les variables continues. Il permet la synthèse d’une loi de commande d’un convertisseur à trois cellules. Le deuxième chapitre sera dédié à l’observation et l’étude d’observabilité d’un convertisseur multicellulaire quatre quadrants. La modélisation hybride nous permettra de résoudre aisément le problème d’observabilité. Le troisième chapitre concernera la synthèse d’observateurs où trois types d’observateurs seront proposés: l’observateur par mode glissant d’ordre un et d’ordre deux, et l’observateur par H∞, afin d’estimer les tensions des condensateurs flottants à partir de la mesure du courant de charge, les performances de ces observateurs seront évaluées. Ce chapitre est ensuite clôturé par une étude comparative entre les différentes stratégies d’observations synthétisées. Le dernier chapitre est consacré tout d’abord au diagnostic des systèmes et à l’application du diagnostic de défauts aux convertisseurs multicellulaires. Dans la partie diagnostic des systèmes, on montre l’intérêt du diagnostic et les différentes méthodes utilisées. On optera pour une méthode de diagnostic qui repose sur l’utilisation d’observateur pour la génération de résidu. Puis, après avoir répertorié les différentes défaillances qui affectent le convertisseur, on s’intéressera à l’étude de deux types de défauts: le défaut critique cellule et le vieillissement des condensateurs. La deuxième partie de ce chapitre traitera la commande tolérante aux défauts. Après présentation de l’état de l’art de celle-ci, on développera une stratégie de commande par mode de glissement pour le convertisseur quatre quadrants. Cette stratégie de commande a déjà montré ses performances quant à la robustesse et à la simplicité de sa mise en œuvre. Ensuite, on présente une accommodation de cette commande en présence de défaut cellule étudié dans la première partie. On achèvera ces quatre chapitres par une conclusion générale qui retrace la somme des résultats obtenues le long de ce mémoire. Aussi, allons-nous proposer des perspectives de travaux envisagés pour élargir le domaine d’application et la poursuite de ce travail.