Commande Sans Capteur D Une Machine Synchrone R Luctance Variable

Modélisation, identification et commande sans capteur d’une machine synchrone à réluctance variable rapide

Les machines synchrones à réluctance variable (MSRV) sont de plus en plus utilisées dans les entraînements à haute vitesse pour obtenir de meilleures performances dans des applications telles que l’usinage à haute vitesse, le stockage d’énergie ou les turbocompresseurs. Cette thèse porte sur l’identification et la commande sans capteur d’une machine synchrone à réluctance variable à grande vitesse et s’appuie sur un banc d’essais de machines 20 000 tr/min. Après avoir présenté un état de l’art des machines rapides et plus spécifiquement des MSRV, une première partie est consacrée à la modélisation, l’identification et la simulation de la MSRV. Une attention particulière est portée sur l’estimation des paramètres électriques et mécaniques de la MSRV de notre banc. Une deuxième partie traite de la commande avec capteur mécanique en cherchant des performances dynamiques et énergétiques optimales, en fonction du point de fonctionnement. En basse vitesse, la méthode à couple maximum par Ampère (MTPA maximum torque per Ampere) est utilisée et à haute vitesse, la commande utilisée est la méthode à couple maximum par unité de flux (MTPW maximum torque per Weber). Enfin, une dernière partie s’intéresse à la commande sans capteur mécanique. Un filtre de Kalman étendu (FKE) est utilisé pour estimer la vitesse et la position de la MSRV. Un FKE classique (d’ordre 4), nécessiterait une grande puissance de calcul, en contradiction avec le faible coût de la MSRV. Par conséquent, un FKE original basé sur un modèle inverse d’ordre 2 de la machine est proposé. Ces deux approches sont testées expérimentalement et comparées.

Control of Synchronous Motors

Synchronous motors are indubitably the most effective device to drive industrial production systems and robots with precision and rapidity. Their control law is thus critical for combining at the same time high productivity to reduced energy consummation. As far as possible, the control algorithms must exploit the properties of these actuators. Therefore, this work draws on well adapted models resulting from the Park’s transformation, for both the most traditional machines with sinusoidal field distribution and for machines with non-sinusoidal field distribution which are more and more used in industry. Both, conventional control strategies like vector control (either in the synchronous reference frame or in the rotor frame) and advanced control theories like direct control and predictive control are thoroughly presented. In this context, a significant place is reserved to sensorless control which is an important and critical issue in tomorrow’s motors.

Commande sans capteur d'une machine synchrone à réluctance variable