Modélisation dynamique et commande d'une génératrice hydrolienne polyphasée en fonctionnement non conventionnel

Abstract

Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit traitent des systèmes de conversion d'énergie marémotrice mettant en œuvre une machine synchrone à aimants permanents double étoile en fonctionnement en défauts. Initialement, une commande à minimisation du nombre de capteurs est développée dans le but d'améliorer la fiabilité de ces systèmes. La position du rotor est une grandeur très sensible à mesurer, dont la valeur est estimée par un filtre de Kalman étendu. De ce fait, une erreur d'estimation, habituellement non dangereuse, est apparue, mais son effet est amplifié par le grand nombre de pôles de la machine. Elle induit une surintensité à cause de la perte de contrôlabilité du courant direct de la machine. Une technique est donc proposée pour compenser cette erreur et rétablir le fonctionnement normal du système. Ensuite, deux défauts sont étudiés, le défaut d'ouverture de phase statorique et le court-circuit entre spires. Pour les deux défauts, une analyse détaillée du comportement de la machine sous ces conditions est effectuée. Une solution est proposée pour permettre à la machine de survivre au défaut d'ouverture d'une phase statorique sans avoir à modifier sa construction (en gardant ses neutres isolés). Un algorithme de diagnostic du défaut de court-circuit entre spires est ensuite proposé, qui permet de détecter la survenance du défaut et d'estimer sa sévérité The present work is intended to study the tidal power systems featuring a dual star permanent magnet synchronous machine under faulty conditions. Initially, a control algorithm based on sensorless approach is developed in order to improve the reliability of such systems. Ordinary, rotor position is a highly sensitive variable which, instead of measuring it, its value is estimated by an extended Kalman filter. Doing so, an estimation error appears, which is usually non dangerous, but its effect is amplified by the high pole number of the machine. It induces an overcurrent because of the uncontrolled machine's direct axis current. To ensure a safe operation for the machine, a technic is proposed to compensate the error by estimating it. After that, two faults are studied, open phase fault (OPF), and inter-turn short fault (ITSF). For both faults, a detailed analysis of the machine behavior under these condition is conducted. A solution is proposed to permit a safe operation for the machine without changing its construction (with isolated neutrals) when an OPF occurs. A diagnostic algorithm is then developed for the ITSF which allows a successful detection and severity estimation for the fault.