En vue de l'obtention du

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1 THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivé pa l Intitut National Polytechnique de Touloue (INP Touloue) Dicipline ou pécialité : Génie Electique Péentée et outenue pa Meiem ABDELLATIF Le Samedi Avil Tite : Continuité de evice de entaînement électique pou une machine à induction alimentée pa le tato et le oto en péence de défaut capteu JURY M Mohamed MACHMOUM (Rappoteu) M Ahmed MASMOUDI (Rappoteu) M Géad CHAMPENOIS (Examinateu) M Khaled JELASSI (Péident) Mme Maia PIETRZAK-DAVID (Diecteu de thèe) Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA (Diecteu de thèe) Ecole doctoale : Génie Electique, Electonique et Télécommunication (GEET) Unité de echeche : Laboatoie LAPLACE UMR5 a cotutelle avec UR-SE de Tuni Diecteu de Thèe : Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA Mme Maia PIETRZAK-DAVID

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3 THESE Péentée pou obteni le tite de DOCTEUR DE L'ECOLE NATIONALE D'INGENIEURS DE TUNIS ET L'UNIVERSITE DE TOULOUSE INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Spécialité : Génie électique pa Meiem ABDELLATIF Ingénieu en Génie Electique (ENIT) - Matèe Sytème Electique (ENIT) Continuité de evice de entaînement électique pou une machine à induction alimentée pa le tato et le oto en péence de défaut capteu Thèe péentée et outenue à Tuni le Samedi avil devant le juy compoé de : Péident : Rappoteu : Examinateu : M Khaled JELASSI M Mohamed MACHMOUM M Ahmed MASMOUDI M Géad CHAMPENOIS Diecteu de thèe : Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA Mme Maia PIETRZAK-DAVID LSE-URES5, ENIT, BP 7, Le Belvédèe, Tuni, Tuniie LAPLACE, UMR5, Rue Chale Camichel BP 7, 7 Touloue Cedex 7, Fance

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5 Aux tyan du monde Ô tyan oppeeu Ami de la nuit, ennemi de la vie Tu t'e moqué d'un peuple impuiant Ta main et teinte de on ang Tu abîme la magie de l'unive Et tu ème le épine du malheu dan e éminence Doucement! Que ne te tompent pa le pintemp, La claté de l'ai et la lumièe du jou Dan l'hoizon vate, il y a l'hoeu de la nuit Le gondement du tonnee et le afale du vent Attention! Sou la cende, il y a de flamme Celui qui plante le épine écolte le bleue Regade là-ba où tu a moionné Le fleu de l'epoi Le toent du ang va t'aache Et l'oage bûlant va te dévoe Abou El Kacem ECHEBBI

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7 À me paent, À me fèe, À me gand paent À ma famille À tou ceux qui me ont che À la paix dan le monde À la démocatie pou tou le peuple

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9 Continuité de evice de entaînement électique pou une machine à induction alimentée pa le tato et le oto en péence de défaut capteu Réumé Le développement de commande en boucle femée pou de entaînement électique néceite l intallation de capteu pou avoi l infomation de la étoaction Cependant, un éventuel défaut uvenant u l un de capteu intallé (de couant, de vitee/poition, ) implique un difonctionnement de la commande conduiant dan la plupat du temp à la mie ho evice du ytème Ce conéquence ont contaie aux exigence de indutiel qui demandent de degé de fiabilité du ytème de plu en plu élevé De tatitique montent que le défaut capteu et féquent Il et donc impéatif de touve de olution pou aue la continuité de evice de ytème électique dan le ca de péence de ce type de défaut Tout d abod, l étude péentée dan ce manucit péente le technologie de difféent capteu intallé et ce pou compende le aion et le type de panne qui pouaient uveni Enuite, le ytème u lequel la validation de algoithme développé et décit Il agit d un entaînement électique baé u une machine à Double Alimentation (MADA) fonctionnant en mode moteu et connectée au éeau via deux convetieu La commande aociée et une Commande Diecte de Couple (CDC) Elle et validée en mode ain aui bien pa imulation qu expéimentalement Apè, le étude éaliée pennent en conidéation le défaut capteu de couant altenatif et de vitee/poition Le algoithme développé, pemettant une continuité de evice, utilient une edondance analytique et ont baé u l etimation et aui u la Détection et l Iolation d un éventuel Défaut (DID) Il ont caactéié pa leu implicité Aui, il ne ont pa goumand en teme de conommation en eouce matéielle et leu temp d exécution et tè cout Enfin, la validation expéimentale de ce algoithme monte bien leu efficacité en ca de défaut, vu que le ytème avèe inenible au défaut et continue à fonctionne an inteuption La commande obtenue et alo toléante aux défaut capteu Mot clé Moteu aynchone à double alimentation (MADA), commande diecte de couple (CDC), capteu de couant, capteu de vitee/poition, toléance aux défaut, etimation, détection, iolation, econfiguation, continuité de evice, fonctionnement an capteu

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11 Electical dive evice continuity fo an induction machine fed by tato and oto in peence of eno fault Abtact The development of cloed loop contol fo electical dive equie the eno intallation in ode to get feed back infomation Nevethele, any occued eno fault (cuent eno, peed/poition eno, ) how an opeation ytem deteioation which lead in mot cae to it hut down Thi conequence i in contat to indutial expectation epecially concening the ytem high accuacy that they ae aking fo Statitic tudie point out the eno fault a fequent So, it i neceay to find out olution enuing the ytem evice continuity in cae of any eno fault Fitly, the tudy peented in thi wok how the ued eno technologie in ode to undetand both of the eaon and the kind of occued fault Secondly, the tudied ytem i peented which i an electical dive baed on a Doubly Fed Induction Machine (DFIM) opeating in moto mode and connected to the gid by two invete The contol developed i a Diect Toque Contol (DTC) The contol validation, in healthy opeating mode, i ealied thow imulation and expeimentally Afte, a tudy conideing altenative cuent eno and peed/poition eno fault ae achieved The developed algoithm ae baed on ignal etimation, on a Fault Detection Iolation (FDI) and econfiguation algoithm In fact, they ae imple to cay out, they don t need much hadwae eouce fo implementation and thei execution time i hot Finally, the expeimental validation of the developed algoithm how thei efficiency The ytem continue woking even in peence of a eno fault Thu, the obtained contol become a fault toleant contol thank to thee algoithm Keywod Doubly fed induction moto (DFIM), diect toque contol (DTC), cuent eno, peed/poition eno, fault toleance, etimation, detection, iolation, econfiguation, evice continuity, enole opeation

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13 إستمرارية الخدمة في المحرآات الكهرباي ية لا لة حثية تتغذى من الموالي و الدوار في ظل وجود أعطال في أنظمة الا ستشعار ملخص : يتطلب تطوير القيادة في داي رة مغلقة للمحرآات الكهرباي ية ترآيب أجهزة استشعار للحصول على معلومات عن التغذية الا سترجاعية إن أي فشل يحدث في واحدة من أجهزة الا ستشعار( تيار موضع سرعة ( يو دي إلى خلل في النظام مما يتسبب في معظم الوقت بتوقف النظام آاملا عن العمل هذه النتاي ج تتناقض مع المتطلبات الصناعية التي تتطلب درجة عالية من الجدارة في النظام تبين الا حصاي ات أن هذا النوع من الخلل هو شاي ع و لذلك فمن الضروري إيجاد حلول لضمان إستمرارية الخدمة للنظم الكهرباي ية في حالة وجود أي عطل أولا سوف نستعرض دراسة لتقنيات مختلفة من أجهزة الا ستشعار لفهم أسباب و أنواع الا عطال التي يمكن أن تحدث ثم نبين النظام الذي طبق عليه العمل الذي هو عبارة عن جهاز آهرباي ي مكون من محرك مزدوج التغذية متصل بالشبكة عن طريق اثنين من المحولات مع برنامج أوامر يتحكم مباشرة بعزم المحرك و قد تحققنا من صلاحيته في آلتا الحالتين : التجربة العملية و عن طريق المحاآاة بعد ذلك سوف ندرس أوجه القصور في أجهزة الا ستشعار التي تقيس التيار المتردد و السرعة و المرآز البرامج المطروحة و التي تتميز ببساطتها تستند إلى تقدير القيمة و هي سريعة و لا تتطلب الكثير من الموارد المادية أخيرا أظهرت الطريقة المستخدمة فعالية جيدة في حالات الا عطال ذلك أن النظام تابع عمله دون توقف و دون أخذ الا عطال بعين الا عتبار المصطلحات محرك مزدوج التغذية تحكم مباشر بعزم المحرك العمل بصفة محرك جهاز إستشعار التيار الكهرباي ي جهاز العزل إعادة التشكيل إستمرارية الخدمة إستشعار السرعة/المرآز قيادة قوية تفاوت مع نوع العطل تقدير الكشف العمل دون أجهزة إستشعار تصديق شبه عملي التحقق التجريبي

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15 Avant popo Le tavaux péenté dan ce mémoie ont été effectué dan le cade d une cotutelle ente l Intitut Polytechnique de Touloue (INPT) et l Ecole Nationale d Ingénieu de Tuni (ENIT) Le laboatoie concené pa ce tavail ont : - Le Laboatoie de Sytème Electique (LSE-URES5) de l Ecole Nationale d Ingénieu de Tuni (ENIT), Tuni Tuniie - Le LAboatoie de PLAma et de Conveion d Enegie (LAPLACE-UMR5 au CNRS) de l Ecole Nationale Supéieue d Electotechnique, d Electonique, d Infomatique, d Hydaulique et de Télécommunication (ENSEEIHT), Touloue Fance Je voudai emecie ici tou ceux qui, de pè ou de loin, ont contibué à l aboutiement de ce tavail Qu il touvent dan ce mémoie toute ma econnaiance Je tien à emecie tè incèement, aux teme de ce toi année de echeche : Monieu Khaled JELASSI, Pofeeu à l Ecole Nationale d Ingénieu de Tuni, pou m avoi fait l honneu d accepte la péidence de juy de thèe Monieu Mohamed MACHMOUM, Pofeeu et Diecteu du Dépatement de Génie Electique à Polytech Nante, Diecteu Adjoint de l Intitut de Recheche en Electotechnique et Electonique de Nante Atlantique (IREENA) pou avoi accepté la tâche de appoteu de ce mémoie aini que pou le gand intéêt qu il a témoigné à ce tavail de echeche Monieu Ahmed MASMOUDI, Pofeeu à l Ecole Nationale d Ingénieu de Sfax et eponable de l Unité de Recheche Enegie Renouvelable fin Véhicule Electique, qui nou a honoé de a paticipation en tant que appoteu dan le juy et pou le jugement cientifique qu il a bien voulu poté aux tavaux de echeche Monieu Géad CHAMPENOIS, Pofeeu à L univeité de Poitie et diecteu du Laboatoie d Automatique et d Infomatique Indutielle (LAII), je lui expime me incèe emeciement pou avoi accepte la chage d examinateu Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA, Pofeeu à l Ecole d Ingénieu de Tuni et diecteu du Laboatoie de Sytème Electique, pou avoi accepté la diection cientifique de ce tavaux de echeche Se qualité humaine, on outien, a confiance en moi aini que e pécieux coneil tant pofeionnel que peonnel m ont pemi de m accoche et de mene à bien cette thèe Quelle touve dan ce mémoie toute ma econnaiance

16 Mme Maia PIETRZAK-DAVID, diecteu de thèe, Pofeeu à l Intitut National Polytechnique de Touloue et Diecteu du Dépatement de Fomation Génie Electique- Automatique de l Ecole Nationale Supéieue d Electotechnique, d Electonique, d Infomatique, d Hydaulique et de Télécommunication et membe du goupe CODIASE, pou e qualité humaine Se compétence et a diponibilité ont été pou moi un outien cetain pou la éaliation de cette thèe Je la emecie pou tout ce qu elle m a appi tout le long de a diection cientifique de ma thèe et pou m avoi oganiée de condition de tavail excellente lo de me éjou en Fance au laboatoie LAPLACE Je voudai adee me emeciement à Mauice FADEL, Diecteu adjoint du LAPLACE, pou m avoi chaleueuement accueillie au ein du laboatoie - ite ENSEEIHT Je voudai aui emecie Pacal MAUSSION, Chef du goupe de echeche Commande et DIAgnotique de Sytème Electique (CODIASE), pou on aide dan mon intégation au ein du goupe aini que tou le membe, pemanent et doctoant, de ce goupe Je tien également à emecie Baptite TRAJIN, Damien BIDART et Sébatien CARRIERE, collègue de bueau au LAPLACE pou leu outien, leu gentillee aini que pou l ambiance dan laquelle on a pu tavaille Me emeciement 'adeent également à Fançoi BONNET, docteu de l INPT laboatoie LAPLACE, pou a diponibilité, e pécieux coneil et on aide pou la pie en main de la maquette ; et à Mohamed-Wiem NAOUAR, maîte aitant à l Ecole Nationale d Ingénieu de Tuni pou e coneil et on aide ; qu'il touve dan ce quelque mot l'auance de ma econnaiance Je ne peux de même oublie de emecie tou me ami doctoant et ancien doctoant au LAPLACE ou au LSE notamment Sylvain, Antony, Lauianne, Giuliano, Fançoi, Andé (Dédé), Céline, Mathieu, Nicola, Clément, Raphael, Bayam, Maco, Macu, Valentin, Ziad, Aziz, Lotfi, Mahbouba, Walid, Mehdi, Jihène, Séji, Je emecie aui Valéie SCHWARTZ, Cécile DAGUILLANES et Catheine MOLL, peonnel Adminitatif du LAPLACE et Zeineb BEN NACER, Secétaie du UR-SE pou leu aide pécieue pa appot aux pocédue adminitative En plu, je éeve dan ce dédicace une place paticulièe à me ami : Benado COUGO, qui m'a toujou outenu et encouagé tout au long de ce tavail, Majid SOULEY et ma meilleue amie Jamila KERKENI Enfin je ne peux temine an emecie du fond du cœu me paent, me fèe aini que me gand paent et me oncle et tante pou avoi éclaie pa leu coneil et leu amou le chemin que j'ai pacouu juqu'ici aini que pou m'avoi toujou outenu et encouage dan le pojet entepi Que ce mémoie oit pou vou une peuve de ma plu pofonde et incèe econnaiance

17 Lite de publication Communication Intenationale avec comité de lectue M Abdellatif, M-W Naoua, I Slama-Belkhodja «FPGA-baed Vecto PI Regulato fo Electical Dive Contol», EPE 7 - EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APLICATIONS, -5 Septembe 7, Aalbog, Denmak M Abdellatif, IBahi, I Slama-Belkhodja «Compaative Study of Gid Voltage Angle Calculation fo a DFIG baed Wind Sytem», SSD 7 - CONFERENCE ON POWER ELECTRICAL SYSTEM, 9- Mach 7, Hammamet, Tuniia M Abdellatif, M Pietzak-David, I Slama-Belkhodja «Contol Reconfiguation of a Doubly Fed Induction Moto dive unde cuent eno fault», ELECTRIMACS 8 INTERNATIONAL CONFERENCE ON MODELING AND SIMULATION OF ELECTRIC MACHINES, CONVERTERS AND SYSTEMS, 8- June 8, Quebec, Canada M Abdellatif, M Pietzak-David, I Slama-Belkhodja «Senitivity of the cuent input-output decoupling vecto contol of the Doubly Fed Induction Machine veu cuent eno fault», EPE-PEMC 8 - INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE, - Septembe 8, Poznan, Poland M Abdellatif, M Pietzak-David, I Slama-Belkhodja «Roto Poition Seno Fault Detection Iolation and Reconfiguation of a Doubly Fed Induction Machine Contol», EPE 9 - EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APLICATIONS, 8- Septembe 9, Bacelona, Spain Communication Nationale M Abdellatif, I Slama-Belkhodja, M Pietzak-David «Reconfiguation de la commande en péence d un défaut capteu de couant», EF 7, CONFERENCE ELECTROTECHNIQUE DU FUTUR, 6-7 Septembe 7, Touloue, Fance M Abdellatif «Détection, iolation d un défaut capateu et econfiguation de la commande», Jounée de l Ecole Doctoale GEET 9 - Génie Electique, Electonique, Télécommunication : du ytème au nano ytème, Touloue, Fance Revue Intenationale avec comité de lectue

18 M Abdellatif, M Pietzak-David, I Slama-Belkhodja «DFIM vecto contol enitivity with cuent eno fault», COMPEL: The Intenational Jounal fo Computation and Mathematic in Electical and Electonic Engineeing Vol 9 No, pp 9-56 Revue Nationale pédagogique M-W Naoua, I Bahi, M Abdellatif, I Slama-Belkhodja, E Monmaon «Péentation d un bueau d étude detiné à l appentiage de technique de contôle de couant uuelle d un ytème électique», La evue EI-N 5, Juin 8 pp -

19 Table de matièe Chapite Etat de l at 9 Intoduction 4 Emplacement de capteu 4 Le Capteu de Couant Altenatif 47 Le capteu à effet Hall 48 4 Le Capteu de Vitee/Poition 5 4 Le capteu éolveu 5 4 Le codeu incémentaux 5 4 Le codeu abolu 55 5 Le caue d un defaut capteu 56 5 Chaîne d acquiition de la vitee/poition 56 5 Chaîne d acquiition de couant 57 6 La Machine Aynchone a Double Alimentation 57 6 Contitution 57 6 Domaine d application 59 6 Configuation MADA avec deux convetieu 6 7 Concluion 65 Chapite Péentation du ytème étudié 67 Intoduction 69 Péentation du Sytème Etudié et de a Commande 69 Péentation du ytème étudié 69 Péentation de la Commande Diecte du Couple utiliée 7 Validation pa imulation de la commande non linéaie 76 4 Validation expéimentale de la commande non linéaie 8 Effet d un défaut capteu u la commande 88 Effet d un défaut capteu de vitee/poition u la commande 89 Effet d un défaut capteu de couant u la commande 9

20 Senibilité de la commande vi-à-vi de difféent couant 94 4 Concluion 99 Chapite Détection, Iolation et Reconfiguation de la Commande dan le ca de défaut capteu de couant Intoduction Défaut lié aux capteu de couant Algoithme DID et RC 4 Validation de algoithme : Etimation de couant 9 Mie en paallèle de l etimateu avec la commande 9 Fonctionnement an le capteu de couant côté tato Fonctionnement an le capteu de couant côté oto 4 Fonctionnement an le quate capteu de couant 4 4 Validation de algoithme : Fonctionnement en upeviion 6 4 Fonctionnement en upeviion : défaut gain u le capteu de phae côté tato 6 4 Fonctionnement en upeviion : défaut offet u le capteu de phae côté tato 9 4 Fonctionnement en upeviion : défaut offet u le capteu de phae côté oto 44 Fonctionnement en upeviion : défaut gain u le capteu de phae côté oto 4 45 Récapitulatif pa appot au fonctionnement en upeviion 6 5 Concluion 6 Chapite 4 Détection, Iolation et Reconfiguation de la commande dan le ca d un défaut capteu de vitee/poition7 4 Intoduction 9 4 Algoithme de econtitution de la poition du oto de la machine 4 4 Recontitution avec le vecteu couant tatoique 4 4 Recontitution avec le vecteu couant otoique 4 4 Algoithme de econtitution de la vitee de la MADA 4 44 Fonctionnement an capteu de vitee/poition Fonctionnement en upeviion 5 45 Détection du défaut jute à la otie du codeu incémental 5

21 45 Détection du défaut jute à l entée de la commande Concluion 6 Concluion Généale et Pepective 65 ANNEXES I ANNEXE A Le abaque d un ytème de econd ode III ANNEXE B Le paamète de la Machine Aynchone à Double Alimentation V ANNEXE C Dataheet IGBT VII Bibliogaphie XVII

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23 Table de figue Chapite : Etat de l at Figue Coube du taux de défaillance d un compoant quelconque en fonction du temp : coube en baignoie [] 4 Figue Claification de défaillance [] 4 Figue Repéentation typique d une chaîne d entaînement électique 4 Figue 4 Claification de commande 44 Figue 5 Commande baée u la égulation de mode apide 45 Figue 6 Commande baée u la égulation de mode moyen 46 Figue 7 Compoition d un capteu à effet Hall [] 49 Figue 8 Compoition d un capteu à effet Hall de couant en boucle femée [] 5 Figue 9 Compoition d un capteu à effet Hall de couant en boucle ouvete [4] 5 Figue Exemple d un capteu à effet Hall de type LEM monté en cicuit [5] 5 Figue Pincipe du capteu éolveu [6] 5 Figue Codeu incémental (a) : compoition, (b) : dique [] 5 Figue Le ignaux ecueilli à la otie du codeu incémental 54 Figue 4 Exemple d un codeu incémental commecialié [7] 54 Figue 5 Le dique du codeu abolu [] 55 Figue 6 Chaîne d acquiition pou un codeu incémental 56 Figue 7 Chaîne d acquiition pou un capteu de couant 57 Figue 8 (a) : Repéentation de enoulement tatoique et otoique et (b) : Symbole de la MADA 58 Figue 9 Repéentation de tuctue (a) : du tato et (b) : du oto bobiné de la MADA [] 58 Figue Exemple de Machine Aynchone à Double Alimentation (MADA) 59 Figue Stuctue d alimentation de la MADA avec le tato accodé au éeau 6

24 Figue Stuctue d alimentation de la MADA avec tato et oto accodé au éeau via de convetieu tatique 6 Figue Repéentation de vecteu flux tatoique et otoique 6 Figue 4 Répatition de puiance ente tato et oto 6 Figue 5 Compaaion (a) : ente le puiance appaente de convetieu et (b) : de pete de commutation en conidéant deux ytème l un baé u la MADA et l aute u la MAS [] 64 Figue 6 Plage de fonctionnement de la MADA quand elle et en configuation avec deux convetieu 64 Chapite : Péentation du ytème étudié Figue Stuctue du ytème étudié 69 Figue Angle contôlé dan la commande Diecte en Couple conidéée 7 Figue Stuctue d un onduleu de tenion à deux niveaux 7 Figue 4 Commande optimiée de la vitee mécanique et du vecteu flux pou une MADA 74 Figue 5 Stuctue de égulation de la vitee mécanique 76 Figue 6 Stuctue du égulateu IP avec un anti-windup de la égulation de la vitee mécanique 76 Figue 7 Schéma de imulation du ytème 77 Figue 8 Schéma de imulation du ytème 78 Figue 9 Réultat de imulation de la commande CDC 8 Figue Schéma généal pou la mie en œuve expéimentale de la patie puiance 8 Figue Inteface gaphique utiliée 8 Figue Schéma généal pou la patie commande 84 Figue Photo du banc expéimental péent dan le laboatoie 85 Figue 4 Le couant tatoique et otoique capté u la maquette 86 Figue 5 Allue de couant (a) : otoique et (b) : tatoique imulé avant et apè ajout du buit 86 Figue 6 Réultat expéimentaux de la commande CDC 88

25 Figue 7 Effet d un défaut font du capteu de vitee/poition 9 Figue 8 Allue de la otie d un capteu de couant dan le ca 9 Figue 9 Effet de défaut capteu couant tatoique (phae et phae) gain et offet 9 Figue Effet de défaut capteu couant otoique (phae et phae ) gain et offet 9 Figue Allue de enibilité appochée de flux tatoique vi-à-vi (a) : de couant taoique; 98 Figue Allue de enibilité appochée de flux otoique vi-à-vi (a) : de couant taoique; 99 Chapite : Détection, Iolation et Reconfiguation de la Commande dan le ca de défaut capteu de couant Figue Poitionnement du taitement de donnée de capteu pa appot à la commande 4 Figue Reconfiguation de la commande dan le ca de la edondance matéielle 7 Figue Algoithme DID capteu couant détaillé (a) : côté tato ; (b) : côté tato 9 Figue 4 Supepoition de valeu etimé pa une intégation pue et de valeu calculée à pati de ignaux capté (a) : du flux tatoique u l axe α ; (b) : flux tatoique u l axe β Figue 5 Pincipe de l intégateu à utilie 4 Figue 6 Allue de l intégale d un ignal inuoïdal en utiliant un intégateu pu et en utiliant l intégateu modifié 5 Figue 7 Réultat de imulation de flux (a) : tatoique α et β ; (b) : otoique α et β calculé de deux façon difféente 6 Figue 8 Réultat expéimentaux de flux (a) : tatoique u le axe α et β ; (b) : otoique le axe α et β calculé de deux façon difféente 7 Figue 9 Algoithme d etimation de couant tatoique et otoique 8 Figue Chonogamme détaillé de algoithme développé 8 Figue Le cycle de fonctionnement impoé à la machine 9 Figue Allue de couant tatoique meué et de couant etimé : Figue Allue de couant otoique meué et de couant etimé :

26 Figue 4 Réultat de imulation et éultat expéimentaux obtenu an capteu tatoique Figue 5 Chonogamme dan le ca où le capteu de couant tatoique ont uppimé Figue 6 Chonogamme dan le ca où le capteu de couant otoique ont uppimé Figue 7 Réultat de imulation obtenu an capteu otoique 4 Figue 8 Réultat de imulation obtenu an aucun capteu de couant 5 Figue 9 Réultat de imulation obtenu an aucun capteu de couant 5 Figue Réultat de imulation obtenu avant et apè un défaut du capteu tatoique de la pemièe phae 7 Figue Réultat de imulation obtenu défaut capteu tatoique de la phae 8 Figue Effet de loupe u le maqueu pemettant la détection du défaut 9 Figue Réultat de imulation obtenu avant et apè un défaut capteu tatoique de la deuxième phae Figue 4 Réultat de imulation obtenu défaut capteu tatoique de la phae Figue 5 Réultat de imulation obtenu avant et apè un défaut capteu otoique de la pemièe phae Figue 6 Réultat de imulation obtenu défaut capteu otoique de la phae Figue 7 Réultat de imulation obtenu avant et apè un défaut capteu otoique de la deuxième phae 4 Figue 8 Réultat de imulation obtenu défaut capteu otoique de la phae 5 Chapite 4 : Détection, Iolation et Reconfiguation de la commande dan le ca d un défaut capteu de vitee/poition Figue 4 Le difféente compoante de vecteu couant (a) : otoique ; (b) : tatoique dan el epèe α β et α β 4 Figue 4 Pincipe de calcul de la poition en péence d un capteu type éolveu 4 Figue 4 La méthodologie uivie appliquant l algoithme ATO 4 Figue 4 4 Pincipe généal de calcul de la vitee utiliant l algoithme de l ATO 44 Figue 4 5 Zone de linéaité du ignal inuoïdal 45

27 Figue 4 6 Pincipe de calcul de la vitee utiliant l algoithme de l ATO apè implification 45 Figue 4 7 Fonctionnement en BO de l etimateu : allue de poition etimée et meuée 46 Figue 4 8 Fonctionnement en BO de l etimateu 47 Figue 4 9 Solution popoée (a) : fonctionnement an capteu de vitee et (b) : fonctionnement en upeviion 48 Figue 4 Chonogamme quand le fonctionnement et an capteu de vitee/poition48 Figue 4 Fonctionnement en BF de l etimateu (a) : allue de flux tatoique tiphaé de éféence et leu valeu égulée et (b) : allue de flux otoique tiphaé de éféence et leu valeu égulée 49 Figue 4 Réultat obtenu pa imulation et expéimentalement pou le fonctionnement en BF de l etimateu 5 Figue 4 Cycle de fonctionnement et couple impoé à la machine pou validation à bae vitee de la commande an capteu de vitee/poition 5 Figue 4 4 Validation du fonctionnement an capteu de vitee du ytème à bae vitee 5 Figue 4 5 Chonogamme quand le fonctionnement et en mode upeviion 5 Figue 4 6 Le ignaux ecueilli à la otie du codeu incémental en fonction du en de otation de la machine 54 Figue 4 7 Compotement de ignaux de otie A et B du codeu incémental lo d un changement de otation 54 Figue 4 8 Allue du ignal R généé à pati de ignaux A et B 55 Figue 4 9 Chonogamme elatif au fonctionnement en upeviion 56 Figue 4 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =5 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 57 Figue 4 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =5 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 58 Figue 4 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =5 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 59

28 Figue 4 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =6 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 6 Figue 4 4 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =7 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 6 Figue 4 5 Fonctionnement en upeviion et application d un défaut imulant la pete d infomation à la otie du capteu de vitee à l intant t =7 (a) : le maqueu pemettant la détection et la econfiguation, (b) : allue de la vitee avant et apè défaut, (c) : allue du couple électomagnétique avant et apè défaut 6

29 Lite de tableaux Chapite : Etat de l at Tableau Tableau écapitulatif de la pogeion d appaition de la notion de ûeté de fonctionnement [] 4 Tableau Tableau écapitulatif de tatitique ecueillie pou le fime éolienne ente le année -4 [], [6], [7] 47 Tableau Compaaion ente le toi type de capteu de couant [], [] 48 Tableau 4Tableau écapitulatif de pincipaux avantage de deux technologie de capteu à effet Hall 5 Tableau 5 Réumé de vaiation de puiance tato et oto en fonction du coefficient k 6 Chapite : Péentation du ytème étudié x Tableau Le ignaux de commande de convetieu tatique S et le valeu de i tenion intantanée coepondante V xj (j=7) 74 Tableau Le expeion écuente à implante de calcul de l angle ef et du égulateu de vitee 78 Tableau Le caactéitique de la MADA 8 Tableau 4 Le caactéitique du vaiateu lié à la MADA 8 Tableau 5 Le caactéitique d un IGBT 8 Tableau 6 Le caactéitique de la MCC 8 Tableau 7 Le caactéitique du codeu incémental 8 Tableau 8 Le caactéitique du buit ajouté côté chaîne d acquiition de couant tatoique et otoique [4] 87 Tableau 9Le expeion de enibilité de compoante du flux tatoique vi-à-vi de couant de ligne tatoique et otoique 95 Tableau Le expeion de enibilité de compoante du flux otoique vi-à-vi de couant de ligne tatoique et otoique 95 Tableau Le appoximation de expeion tigonométique de fonction de enibilité 96

30 Tableau Intepétation de enibilité appochée 97 Tableau Le expeion appochée de enibilité de compoante du flux tatoique vi-à-vi de couant de ligne tatoique et otoique 97 Tableau 4 Le expeion appochée de enibilité de compoante du flux otoique vi-à-vi de couant de ligne tatoique et otoique 98 Chapite : Détection, Iolation et Reconfiguation de la Commande dan le ca de défaut capteu de couant Tableau Difféente manièe de calcul de la tanfomation de Concodia 5 Tableau Le toi citèe défini 6 Tableau Le ca de figue pemettant la détection d un capteu en défaut 6 Tableau 4Le deux citèe défini en fonction de x et x 7 Tableau 5Le ca de figue pemettant la détection d un capteu en défaut 8 Tableau 6 Tableau écapitulatif de difféente valeu de maqueu d x et d x 9 Tableau 7Expeion de flux tatoique et otoique dan le deux epèe α β et α β Tableau 8Le expeion écuente à implante de calcul de compoante du flux tatoique et otoique Tableau 9Le expeion écuente à implante de calcul de compoante du flux tatoique et otoique en utiliant l intégateu modifié 5

31 Notation, Symbole, Abéviation et Aconyme p L L M R R σ J C C em C emef f Ω Ω ef ω ω ω γ P P P mec Vaiable aociée à la machine Nombe de paie de pôle Inductance pope tatoique Inductance pope tatoique Inductance mutuelle ente tato et oto Réitance tatoique Réitance otoique Coefficient de dipeion Inetie de la machine Couple de chage Couple électomagnétique Couple électomagnétique de éféence Coefficient de fottement viqueux Vitee de otation mécanique Vitee de otation de éféence Vitee de otation électique Pulation tatoique Pulation otoique Poition angulaie électique du oto de la machine Phae du flux tatoique pa appot au tato Phae du flux otoique pa appot au oto Angle du couple Puiance tanitée pa le tato Puiance tanitée pa le oto Puiance mécanique de la machine E E S Vaiable liée aux onduleu Tenion bu continu du convetieu côté tato Tenion bu continu du convetieu côté oto Signaux de commande pou convetieu côté tato

32 S Signaux de commande pou convetieu côté oto I I V V i αβ i αβ v αβ v αβ Vaiable liée aux couant et tenion Couant de phae du côté tato Couant de phae du côté oto Tenion de phae du côté tato Tenion de phae du côté oto Compoante de couant biphaée tatoique dan le epèe αβ lié au tato Compoante de couant biphaée otoique dan le epèe αβ lié au oto Compoante de tenion biphaée tatoique dan le epèe αβ lié au tato Compoante de tenion biphaée otoique dan le epèe αβ lié au oto ef ef ef ef ef ef αβ αβ Vaiable liée aux flux Module du flux tatoique Module du flux otoique Compoante tiphaée de flux tatoique Compoante tiphaée de flux otoique Module de éféence du flux tatoique Module de éféence du flux otoique Phae de éféence du vecteu flux tatoique Phae de éféence du vecteu flux otoique Compoante de éféence du flux tatoique Compoante de éféence du flux otoique Compoante biphaée du vecteu flux tatoique dan le epèe αβ lié au tato Compoante biphaée du vecteu flux otoique dan le epèe αβ lié au oto K p K i ς ω n Vaiable liée au égulateu de vitee Gain de l action popotionnelle Gain de l action intégale Coefficient d amotiement Pulation pope MADA MCC MAS Abéviation et aconyme Machine Aynchone à Double Alimentation Machine à Couant Continu Machine Aynchone à cage

33 PI IP CAN CDC DSP FPGA IGBT DC DID R ATO Régulateu Popotionnel Intégal Régulateu PI an zéo Convetieu Analogique Numéique Commande Diecte de Couple Digital Signal Poceo Field Pogammable Gate Aay Inulated Gate Bipola tanito Diect cuent Détection et Iolation d un Défaut Reconfiguation Angle Tacking Obeve

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35 Intoduction Généale Le entaînement électique à vitee vaiable qui exitent dan l indutie ont muni de capteu oit pou leu potection oit pou leu contôle Généalement, le gandeu à meue ont le gandeu électique continue ou altenative (couant et/ou tenion), et le gandeu mécanique (vitee et/ou poition) aini que la tempéatue dan cetain ca La natue, le nombe, la technologie et l emplacement de ce capteu diffèent elon la tuctue de l entaînement électique (natue de convetieu tatique, de la machine électique et du contôle) et de containte de l application (containte de coût, de ûeté de fonctionnement ou encoe d envionnement de fonctionnement) Le machine électique le plu utiliée aujoud hui dan le entaînement électique ont le machine aynchone tiphaée, et ce, bien que le maché de vaiateu avec de machine ynchone enegite une nette coiance mai elle ont top che Le machine aynchone peuvent ête diviée en deux catégoie : celle à oto dit à cage d écueuil et celle à oto bobiné Ce denièe ont alimentée pa de ytème altenatif tiphaé aui bien au tato qu au oto et ont ouvent déignée pa Machine Aynchone Doublement Alimentée (MADA) Dan le entaînement électique le plu épandu pou de application tandad, ont généalement utilié deux capteu de couant pou la meue de deux couant de phae de la machine électique, un capteu de tenion pou la meue de la tenion du bu continu et, éventuellement, un capteu de vitee ou de poition elon le niveau de pefomance exigé pa l application Dan le ca d une Machine Aynchone à Double Alimentation, le capteu électique ont en généal dédoublé Le bon fonctionnement de la commande et le niveau de pefomance de l entaînement électique epoe eentiellement u la qualité de l infomation de étoaction iue de capteu Cependant, de étude pointent du doigt ce capteu et le déignent comme un de maillon faible de la chaîne d un entaînement électique à vitee vaiable Le défaut d un capteu intallé povoqueait un difonctionnement de la commande, induiant dan la plupat de ca la mie ho evice du ytème afin d évite a complète détéioation Néanmoin, une mie ho evice e taduit pa un aêt du ytème de poduction et donc pa une pete financièe Ceci et d autant plu inacceptable que le exigence indutielle en teme non eulement de pefomance mai aui de fiabilité et de diponibilité de l outil de poduction ont de plu en plu élevée et évèe Face à ce exigence, de tavaux de echeche e ont intéeé à la continuité de evice de ytème électique, et ce, en invetiguant au niveau de algoithme de commande de telle ote que ce ytème deviennent toléant aux défaut et plu paticulièement aux défaut de capteu 5

36 Intoduction Généale Dan le cade de ce tavail, nou nou intéeon à la Machine Aynchone Doublement Alimentée, une machine ayant une edondance tuctuelle natuelle Cette machine a connu un egain d intéêt en tant que généatice dan le ytème éolien à vitee vaiable ca le convetieu ont intallé du côté du oto et donc dimenionné uniquement pou la puiance otoique, le tato étant diectement elié au éeau Son fonctionnement en moteu, avec la même configuation de convetieu tatique au niveau uniquement du oto, e etouve eentiellement dan de application de pompage-tubinage de gande puiance Le degé de libeté upplémentaie qu offe a double alimentation, du côté du oto et du côté du tato, ont donné lieu à de invetigation tant au niveau de tatégie de commande pou abouti à de plage de fonctionnement encoe plu étendue qu au niveau de la econfiguation du ytème de puiance pou augmente a diponibilité dan le ca d une défaillance d un de convetieu tatique Dan le cade de cette thèe, nou nou intéeon à cette machine fonctionnant en mode moteu avec alimentation pa deux enemble edeeu-filte-onduleu, l un du côté du tato et l aute du côté du oto Une commande diecte de couple (CDC) et appliquée à ce ytème Cette commande non linéaie, dite à tuctue vaiable et connue pou a obutee paamétique, donne lieu à une dynamique de couple tè élevée et néceite une bonne péciion de la meue de couant et une gande apidité de contôle L objectif vié dan le cade de cette thèe et de développe de module algoithmique pouvant intége à l algoithme de commande exitant, de telle ote que l enemble oit toléant aux défaut de capteu de couant et aux défaut de capteu mécanique Aini donc, an aucun ajout de matéiel, la commande deva deveni toléante aux défaut de ce capteu, c et-à-die qu en la péence d un défaut quelconque d un de ce capteu, l entaînement électique deva continue à fonctionne, en gadant le même degé de pefomance, inon, aue le tavail en mode dégadé Le pemie chapite de ce mémoie péente le capteu le plu utilié dan le entaînement conidéé en détaillant leu technologie et leu mie en œuve Cette péentation pemetta, de bien mette en valeu le ouce de défaillance pouvant occue oit au niveau de capteu eux-même, oit au niveau d un de élément de la chaîne de meue La econde patie de ce chapite concene la MADA Apè un bef appel de on pincipe de fonctionnement, nou péenton l objectif d étude en appelant e pincipaux avantage dégagé pa de étude antéieue Dan le deuxième chapite, nou détaillon la mie en œuve de la commande diecte du couple utiliée, tant pa imulation qu expéimentalement La imulation a été éaliée u le logiciel SABER, qui pemet de epoduie au mieux le condition de fonctionnement éel du ytème Cette imulation et qualifiée pa méthode de quai-expéimentation L outil numéique aini mi au point et validé pa la uite à l aide d une maquette expéimentale développée au ein du laboatoie LAPLACE dan le cade de tavaux de echeche antéieu La validation et véifiée u toute la plage de fonctionnement de l entaînement électique, dan difféente condition de chage Cette étape de validation dan le ca d un fonctionnement en mode ain et tè impotante ca tout le développement ultéieu en dépenda En effet, no echeche : d abod pou l étude de l effet d un défaut de capteu u le ytème, enuite pou le développement de algoithme de détection et d iolation de capteu défaillant (DID) et enfin pou la econfiguation (R) de la commande eont mené avec cet outil de imulation 6

37 Intoduction Généale Aini, dan ce chapite, nou péenton tout d abod le éultat obtenu montant le bon fonctionnement de la commande pou difféent point de fonctionnement de la machine, enuite, la maquette expéimentale et e difféent élément contitutif La denièe patie de ce chapite concene l étude de l effet de défaut uvenant au niveau d un capteu de couant ou d un capteu de vitee/poition Le éultat de imulation obtenu montent la détéioation de pefomance de l entaînement électique et une augmentation pohibitive de couant et de ocillation de couple Le éultat obtenu illutent l impotance du poblème taité dan le cade de cette thèe, et confime l intéêt de echeche menée Le deux denie chapite concenent la détection, l iolation et la econfiguation de la commande dan le ca de défaut capteu de couant, pou le toiième chapite, et dan le ca de défaut capteu mécanique, pou le quatième chapite Dan le toiième chapite nou développon le algoithme popoé pou la détection et l iolation d un éventuel défaut (DID) qui uviendait à n impote quel point de fonctionnement de la machine Apè, nou péenton l algoithme de econfiguation (R) qui pemetta d aue la continuité de evice du ytème La commande devient aini toléante aux défaut capteu de couant Le éultat de validation de ce algoithme ont, pa la uite expoé montant leu bon fonctionnement Enfin, le denie chapite pote u le olution popoée pou éponde aux exigence concenant le défaut de capteu mécanique Dan une pemièe patie, nou péenton le algoithme de econtitution de la poition du oto de la machine d abod en utiliant uniquement la meue de couant tatoique pui en utiliant uniquement la meue de couant otoique Cette etimation de la poition otoique et utiliée pou la econtitution de la vitee mécanique Ce algoithme de econtitution ont pa la uite utilié pou emplace le capteu mécanique Il coepondent à de capteu analytique pemettant d etime et/ou obeve le gandeu qui étaient généée pa le capteu Cette étape pemet de valide le mode de fonctionnement an capteu de vitee, ve lequel baculeait la commande quand un défaut de capteu de vitee et détecté Dan la denièe patie de ce chapite, nou développon l algoithme de détection et d iolation d un défaut de capteu de vitee Il et baé u le pincipe de la validation de la meue à pati de toi meue difféente de la même gandeu (edondance analytique) Il agit d exécute, en paallèle avec la commande, deux algoithme ; l un pou détecte et iole un éventuel défaut de capteu vitee/poition et l aute pou la pie de déciion et la econfiguation de la commande La continuité de evice et aini auée La validation de algoithme péenté dan ce chapite et éaliée aui bien pa imulation qu expéimentalement 7

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39 Chapite Etat de l at Sommaie Intoduction 4 Emplacement de capteu 4 Le Capteu de Couant Altenatif 47 Le capteu à effet Hall 48 4 Le Capteu de Vitee/Poition 5 4 Le capteu éolveu 5 4 Le codeu incémentaux 5 4 Pincipe du codeu incémental 5 4 Exploitation de ignaux 55 4 Le codeu abolu 55 4 Exploitation de ignaux 55 5 Le caue d un defaut capteu 56 5 Chaîne d acquiition de la vitee/poition 56 5 Chaîne d acquiition de couant 57 6 La Machine Aynchone a Double Alimentation 57 6 Contitution 57 6 Domaine d application 59 6 Configuation MADA avec deux convetieu 6 7 Concluion 65

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41 Etat de l at INTRODUCTION La notion de ûeté de fonctionnement a commencé avec la deuxième guee mondiale dan le ecteu de la défene, de l aéonautique, de l epace, du nucléaie, pui de télécommunication et de tanpot et étend maintenant à tou le ecteu indutiel Cette notion a pogeé au fil du temp (tableau ) pou englobe aujoud hui difféente dicipline et appoche Ce denièe ont applicable de no jou dan tou le domaine tant indutiel que financie, juidique, Tableau Tableau écapitulatif de la pogeion d appaition de la notion de ûeté de fonctionnement [] Pogeion Domaine d utiliation Aujoud hui - Découvete d une appoche pobabilite notion de fiabilité - Généaliation de l appoche pobabilite maintenabilité - Développement de méthode d analye, de logiciel de calcul, de logiciel de modéliation, - Contitution de bae de donnée - Notion qui ecouve la fiabilité, la diponibilité, la maintenabilité, la écuité, la duabilité, Electonique dan l aéonautique, la défene et le nucléaie Compoant : mécanique, hydaulique, électique, Utiliation de l appoche éultante pou maîtie tout type de ique indutiel Tou le domaine Dan ce qui uit, l intéêt de cette étude va ête poté u l appoche de la diponibilité de ytème électique Il agit du temp paé pa le compoant à empli la fonction equie dan le condition donnée La diponibilité d un ytème électique, en généal, dépend fotement de la féquence et du coût de leu maintenance Cependant, une maintenance féquente et épétitive et aement une olution appouvée pa le indutiel, vu le inconvénient uivant : - Le coût de la main d œuve amenée à éalie la maintenance - Le ytème et en généal mi ho evice duant la maintenance, et donc il n et pa poductif Pou atifaie le exigence coiante quant à la diponibilité de ytème électique, le checheu e ont inveti pou touve de olution optimiant cette diponibilité Il taitent alo de plu en plu de technique péventive et développent aui de algoithme pemettant la continuité de evice de ytème électique même en ca de panne Figue Coube du taux de défaillance d un compoant quelconque en fonction du temp : coube en baignoie [] 4

42 Etat de l at Le capteu et l un de compoant eentiel u lequel epoe la commande de ytème électique Il obéit, comme chaque compoant, à une loi définiant on taux de défaillance ouvent epéentée pa la figue (coube en baignoie) Duant a duée de vie, il et uceptible de pae pa toi difféente péiode : - èe péiode : c et la péiode de odage Le nombe de défaut et défaillance y et tè élevé vu la poibilité de e etouve avec un défaut de fabication ou de ubi de phénomène à évolution apide Cette péiode décoit avec l âge du compoant Elle peut due ente quelque heue et quelque centaine d heue - ème péiode (fond de la baignoie): c et la péiode de matuité du compoant Le taux de défaillance et tè faible et et à peu pè contant Il agit de la péiode utile du compoant Sa duée étend de quelque millie d heue pou le pièce mécanique à pluieu centaine de millie d heue pou le compoant électonique [] - ème péiode : c et la péiode qui maquea la fin de vie d un compoant Elle et caactéiée pa un taux de défaillance coiant Le défaillance qui appaaient dan cette péiode ont due à l uue ou à la fatigue du compoant Le défaillance du capteu peuvent ête due : - au capteu lui-même, uite à une mauvaie fabication, à une mauvaie intallation ou encoe à un non epect du dimenionnement (dan le ca de capteu de gandeu électique), on palea alo de défaillance pemièe [] - à un envionnement péentant de condition et de containte exceive : comme de haute tempéatue de fonctionnement, de champ électomagnétique exceif, de vibation mécanique dan le ca du tanpot électique : c et le ca de défaillance econde Figue Claification de défaillance [] 4

43 Etat de l at Ce défaillance peuvent uveni duant chacune de toi péiode de la duée de vie du capteu La figue epéente la claification de défaillance d un compoant quelconque EMPLACEMENT DES CAPTEURS Le capteu contituent de élément citique de la chaîne d un entaînement électique A cet effet, le indutiel ne ceent d amélioe le technologie de leu poduit tout en éduiant leu coût Su la figue, nou epéenton un chéma type d une chaîne d un entaînement électique Alimentation électique Convetieu tatique commandé Machine électique Chage Capteu Electique/Mécanique Cate de commande Figue Repéentation typique d une chaîne d entaînement électique Le capteu de couant ont utilié oit pou la uveillance et la potection, oit pou la commande de la machine électique Dan le pemie ca, le capteu utilié ont ceux intégé en éie avec l inteupteu de puiance, dan le econd ca, le capteu de couant ont placé en éie ente la machine et l onduleu Bien que dan la littéatue on touve de plu en plu de tavaux qui utilient pou le contôle, le capteu initialement pévu pou la uveillance [4], [5], on intéeea dan le cade de cette thèe au ca de capteu utilié pou le contôle et placé en éie u le ligne de phae du moteu électique Le otie de capteu de couant et du capteu de vitee/poition ont taitée à l aide de cicuit d intefaçage auant eentiellement l adaptation de niveau de tenion, le filtage, l iolation et la conveion analogique numéique Le ignaux numéique aini obtenu contituent le entée de la cate de commande qui compend le compoant cible (FPGA, DPIC, DSP ou aute) dan laquelle ea implanté l algoithme développé Dan le ca de la meue de couant pou le contôle, le gandeu à égule peuvent ête le couant eux-même, ou bien le flux dan la machine Si la égulation concene diectement le couant, on palea de égulation de mode apide ; i, pa conte, le gandeu à égule ont le flux, on palea alo de égulation de mode moyen (le mode lent étant le mode mécanique et tè lent étant le mode themique) Cette épaation de mode et effective i le contante de temp de ce mode ont éloignée Le difféente commande peuvent ête claée en deux goupe : commande linéaie et commande non linéaie, comme le monte la figue 4 Pami le commande linéaie, nou citon celle baée u de égulateu linéaie (du type PI, RST ou aute) ou le commande pa etou d état linéaie Pami le commande non linéaie nou citon celle baée u le 4

44 Etat de l at technique de compaaion et commutation, comme le contôle pa hytééi et le contôle pa mode de gliement (à tuctue vaiable) Commande Commande Linéaie Commande Non Linéaie Régulation de mode apide Régulation de mode moyen Régulation de mode apide Régulation de mode moyen Figue 4 Claification de commande La égulation, aui bien de mode apide que de mode moyen, peut pote oit diectement u le gandeu tiphaée oit u leu compoante biphaée, obtenue pa tanfomation de coodonnée Dan le pemie ca, la commande et généalement non linéaie Dan le econd ca, elon le epèe de tavail, le compoante à égule peuvent ête oit altenative, oit continue En effet, dan le epèe fixe lié au tato (α β ) et dan le epèe fixe lié au oto (α β ), le gandeu tatoique aini que le gandeu otoique ont altenative Alo que dan un epèe dq tounant et lié à un de champ tounant, le difféente gandeu (celle liée au tato et celle liée au oto), eont continue Le figue 4 et 5 éument le difféente ituation L indexe x coepond à l indexe pou le gandeu tatoique et à pou le gandeu otoique Aui bien pou le mode apide que pou le mode moyen, quand le gandeu à égule ont le compoante expimée dan le epèe biphaé lié oit au tato (dan le ca d aeviement de couant tatoique) oit au oto (dan le ca d aeviement de couant otoique), l aeviement doit ête paamété elon le degé de pouuite et la bande paante avec lequel il et demandé au ytème de éagi (figue 5a et 6a) Pa conte, quand le compoante à égule ont expimée dan un epèe tounant dq, la égulation doit éponde au temp de épone et aux paamète de égulation tempoelle impoé pa le cahie de chage (figue 5b et 6b) 44

45 Etat de l at I x, I x α x β x I x αx, I x βx Aeviement de mode Rapide Capteu couant Ω, Régulation vitee Capteu vitee/poition (a) : Aeviement de couant inuoïdaux x I x, I x α x β x α x β x dq I xd, I xq Régulation de mode Rapide Capteu couant Ω, Régulation vitee Capteu vitee/poition (b) : Régulation de couant continu Figue 5 Commande baée u la égulation de mode apide Le contôle de la vitee (mode lent), comme le contôle de mode apide et moyen, peut e faie oit à l aide de technique linéaie, (PI ou encoe IP), ou de technique non linéaie à tuctue vaiable (pa mode de gliement) Il et à emaque que pou toute le gandeu à contôle, dan le ca de commande baée u la compaaion de la gandeu meuée (ou econtuite à pati de meue) avec la gandeu de conigne, qu elle oient linéaie (égulateu PI, RST ou aute) ou non linéaie (contôle pa hytééi), le pefomance obtenue dépendent étoitement de la qualité de l infomation obtenue, oit diectement pa la meue, oit pa une econtitution à pati de meue 45

46 Etat de l at Capteu couant I x, I x Calcul de flux α x β x x αx, x βx Aeviement de mode Moyen Ω, Régulation vitee Capteu vitee/poition (a) : Aeviement de flux inuoïdaux x I x, I x Capteu couant α x β x α x β x dq Calcul de flux dq xd, xq Régulation de mode Moyen Ω, Régulation vitee Capteu vitee/poition (b) : Régulation de flux continu Figue 6 Commande baée u la égulation de mode moyen De étude tatitique u le taux de défaillance de capteu dan le entaînement électique à vitee vaiable et la natue de défaut nou auaient aidé à ouligne encoe plu l intéêt de note étude et on impact Malheueuement, de telle infomation ont tè difficile à touve, et ce pou pluieu aion : - Le indutiel dévoilent aement de donnée concenant leu poduit et il patagent encoe moin de infomation pa appot aux défaillance et défaut occaionné pa ce poduit - Dan cetain ca, le ecul n et pa uffiant, et donc il n y a pa focément de donnée lagement écoltée pou élaboe de étude tatitique - Concenant l utiliation de la MADA dan de ytème de puiance, de étude tatitique dan le domaine éolien ont été publiée [6] Elle ont été éaliée u de donnée elevée duant la péiode ente le année -4 Elle donnent le taux de défaillance de élément eentiel dan le éolienne L étude et menée pou toi pay : la Suie, la Finlande et l Allemagne Ce donnée tatitique ont éumée dan le tableau 46