Commande avec observateur basée sur la passivité avec l'assignation de l'interconnexion et de l'amortissement d’une machine synchrone à aimants permanents. Application véhicule électrique

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire s’inscrit dans la thématique « la commande de la machine synchrone à aimants permanents ». Cette machine est sensible aux perturbations extérieures inconnues (charge), à cause de la non-linéarité qui caractérise sa dynamique, ce qui pose un problème de commande. L’utilisation des méthodes de commande non-linéaire permettent d’ajuster les non-linéarités et d’obtenir de bonnes performances. La commande étudiée dans ce travail est basée sur la passivité (PBC), nous nous sommes intéressés à l’utilisation de la nouvelle structure Hamiltonienne Commandée par Port (PCH) pour la synthèse de la commande basée sur la passivité avec l'assignation de l’interconnexion et de l'amortissement (IDA-PBC), combinée à une approche d'observateur non linéaire, afin de réguler la vitesse du MSAP. Dans le premier chapitre de ce travail, nous avons parlé sur « l’état de l’art des machines électriques », dont nous avons présenté les différentes machines électriques à savoir, la MCC, la MAS, la MSRB, la MSRV et la MSAP, en comparant entre leurs caractéristiques, nous avons constaté les performances de la MSAP en matière de sa compacité et son rendement, sa robustesse et simplicité de construction, et surtout sa puissance massique importante. Ainsi, nous avons présenté le MSAP, son principe de fonctionnement et certaines techniques conçues pour sa commande. Une étude générale de la modélisation de le MSAP a été présentée dans le deuxième chapitre, en se basant sur le modèle équivalent de Park, en tenant compte des hypothèses simplificatrices, ceci, nous a rendu les équations dynamiques du MSAP plus simples ce qui nous a facilité son étude et analyse. Ensuite, L’onduleur de tension ayant servi à l’alimentation de ce moteur a été aussi modélisé. La modélisation du moteur et de son alimentation, nous a permet de les introduire sous MATLAB/Simulink. En s’appuyant sur le chapitre précédent, le troisième chapitre a été consacré à l’étude de la commande IDA-PBC pour le MSAP. L'objectif principal de cette étude est de synthétiser la commande en tenant compte de toute la dynamique du MSAP et en rendant le système passif. Cette synthèse a conduit à un contrôleur non-linéaire que nous avons simplifié pour obtenir un contrôleur linéaire. Pour établir les équations du contrôleur d’une manière précise et contraindre le MSAP à suivre la vitesse, nous avons dû reconstruire le couple de charge et la vitesse en utilisant un observateur non-linéaire. Le point important développé dans ce chapitre est la preuve théorique de stabilité asymptotique globale du système composé du contrôleur, de l’observateur et de la machine. Les résultats de simulation montrent la fiabilité de la commande IDA-PBC pour le contrôle de la MSAP. Pour mieux évaluer les performances de cette commande, nous avons consacré lequatrième chapitre à l’application du système étudié pour la traction d’un véhicule électrique à pile à combustible et super-condensateur. L’utilisation du contrôleur IDA-PBC donne des performances raisonnables en offrant la robustesse nécessaire face aux variations de la charge.Comme perspectives, nous proposons : • Réalisation d’un banc d’essais pour valider la commande IDA-PBC pratiquement. • L’application de la commande IDA-PBC d’une MSAP pour un système éolien (fonctionnement génératrice). • L’utilisation des onduleurs multi-niveaux et les convertisseurs matriciels afin d’augmenter le nombre de vecteurs tensions utiles, ce qui minimise les fluctuations du couple électromagnétique et la fréquence de commutation.