Identification paramétrique et structurale des machines synchrones par application de divers signaux d'excitation

Abstract

Dans ce travail nous présentons la conception et la mise au point d’une méthodologie pour l’identification des paramètres du modèle de Park des machines synchrones. Ces paramètres sont identifiés à partir d’un certain nombre de tests. L’algorithme d’identification utilisé est basé sur la méthodologie du modèle de référence appliqué hors-ligne, laquelle minimise un critère, qui est fonction de l’erreur entre les sorties de la machine et du modèle, par un algorithme de Levenberg-Marquardt. La procédure suivie consiste à définir et effectuer les divers tests, identifier la structure du modèle, estimer les paramètres correspondants, et enfin valider le modèle identifié. Les tests ont été réalisés sur deux machines synchrones l’une au niveau du laboratoire de machine électrique de l’ENP, l’autre au niveau du laboratoire Plasma et Conversion d’Energie-Unité mixte CNRS-INP Toulouse. Le présent travail concerne principalement l’identification paramétrique et les définitions des grandeurs physiques d’une machine synchrone par application de diverses techniques d’identification et différents signaux d’excitation. Dans cette perspective, nous nous sommes fixé comme objectif d’identifier les paramètres du modèle 2x2 de la machine synchrone, celle-ci étant soit en mouvement soit à l’arrêt. Dans le premier chapitre de ce travail, nous présentons les différents modèles de la machine synchrone et le choix de la structure du modèle des machines faisant l’objet des tests réalisés dans cette étude. Nous développons dans le chapitre deux un panorama de méthodes d’identification, l'accent est mis sur l'exploitation des propriétés structurelles (identifiabilité, discernabilité) des modèles pressentis pour décrire le processus étudié. Afin d'obtenir une estimation non biaisée des paramètres physique en présence de bruit de mesure et une précision maximale des paramètres estimés, un estimateur par programmation non linéaire, basé sur la minimisation d'un critère d'erreur de sortie est suggéré. Devant les limitations intrinsèques aux algorithmes linéaires classiques d'optimisation, l'utilisation des algorithmes de programmation non linéaire sont préconisés. Il sera montré que l'algorithme de Levenberg-Marquardt parvient à localiser de manière fiable l'optimum global recherché, avec une bonne précision tout en requerrant un temps de calcul raisonnable. Le chapitre trois est basé essentiellement sur la mise en oeuvre et la conduite des tests confirmés par les normes internationales, dans cette partie de notre travail, nous avons procédé a l’identification de la machine en utilisant les tests classiques du court-circuit triphasé brusque, l’essai d’excitation négative, l’essai à faible glissement et autres. Le chapitre quatre traite des tests statiques effectué sur la machine à l’arrêt, la procédure d’identification y est clairement défini et les divers signaux utilisés pour l’excitation des différents enroulement de la machine y sont présentés, le modèle obtenu à partir des divers tests effectués est validé par la comparaison des paramètres obtenus par les différentes excitations puis par comparaison direct des courants mesurés et simulés. Enfin dans le chapitre cinq nous avons présenté l’identification de la machine en utilisant les perturbations singulières puis par les tests de réponse en fréquence, ensuite nous avons étudié l’évolution des paramètres de la machine en fonction de la fréquence du signal d’excitation, pour voir l’influence de cette dernière sur les paramètres identifiés.