| Titre : | Contrôle et Diagnostic d’une Machine à Induction sans Capteur en Utilisant des Techniques Avancées d’Analyse et de Traitement |
| Auteurs : | Ridha KECHIDA, Auteur ; Arezki Menacer, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Diagnostic,cassures des barres,court-circuit entre spires,machine asynchrone,FFT,TOD,ondelette,commande robuste,commande sans capteur,observateur Luenberger,DTC,mode glissant,contrôle robuste. |
| Résumé : |
RESUME :
Les différentes techniques d'analyse et diagnostic des défauts dans la machine asynchrone sont soumises à plusieurs difficultés, en particulier lors du fonctionnement de la machine en boucle fermée. Pour cela, l'objectif de la thèse est l'exploitation des méthodes fiables de détection des défauts ou des anomalies affectant les signaux mesurés en régimes stationnaires et non-stationnaires de la machine asynchrone. Les défauts considérés sont les cassures des barres rotoriques, le court-circuit entre spires statoriques et le défaut mixte stator/rotor. Deux méthodes sont utilisées pour la détection des défauts: la méthode classique à base de la transformée de Fourier et la méthode avancée à base de l’ondelette. L'étude est menée en fonctionnement de la machine en boucle fermée, où deux techniques de commande sans capteur de vitesse utilisant l'estimateur de type Luenberger sont considérées à savoir le contrôle direct du couple (DTC) et la commande par mode glissant (MG). Pour cela, divers tests de robustesse de la commande de la machine en défaut sont effectués à savoir les variations paramétriques et le fonctionnement à faible vitesse. Les résultats obtenus montrent clairement l'efficacité de cette technique dans la possibilité d'extraire les signatures du courant statorique pour détecter et localiser les défauts en régime stationnaire et non stationnaire. ABSTRACT : Various techniques for fault diagnosis and analysis in the asynchronous machine are referred to several difficulties, in particular when the machine operates in closed loop. For this, the main object of the thesis is the exploitation of the reliable methods to detect the faults or anomalies which affect the measured signals in stationary and non-stationary states the asynchronous machine. The faults considered are the broken rotor bars, inter-turn short-circuits and simultaneous (stator/rotor) faults. Two methods for the fault detection are used: the classical method based on the fast Fourier transform and the advanced method based on the discrete wavelet transform analysis. The study is carried when the machine operates in closed loop, two types of sensorless control techniques based on the Luenberger estimator are considered, the first is the direct torque control (DTC) and the second is the sliding mode control (SMG). For this, various tests of the control robustness are carried for the machine with faults such as: the parametric variations and low speed. The obtained results show clearly the effectiveness of the technique and the ability to extract the signatures in stator current and to detect and locate the faults in steady state and in non stationary state. |
| Sommaire : |
Liste des Figures i
Liste des Tableaux v Table des Acronymes vi Nomenclature viii Introduction Générale 1 I. Présentation des Différents Défauts de la Machine Asynchrone I.1 Introduction .................................................................................................... 03 I.2 Intérêt du diagnostic ....................................................................................... 03 I.3 Constitution de la machine asynchrone.......................................................... 04 I.3.1 Le stator............................................................................................... 05 I.3.2 Le rotor à cage..................................................................................... 05 I.4 Les différents défauts des machines asynchrones ..................................... 06 I.4.1 Défauts du stator................................................................................. 06 I.4.2 Défauts du rotor................................................................................... 07 I.4.2.1 Cassures de barres et de portions d'anneaux ............................. 07 I.4.2.2 Défauts de roulement .............................................................. 08 I.4.2.3 Défaut d’excentricité .............................................................. 09 I.4.3 Etudes statistiques .............................................................................. 10 I.5 Méthodes de diagnostic des machines électriques.......................................... 11 I.6 Méthodes de traitement des signaux............................................................... 12 I.7 Conclusion...................................................................................................... 12 II. Modèle Dédié au Défaut de la Machine Asynchrone à Cage II.1 Introduction..................................................................................................... 13 II.2 Modèle de défaut statorique de la machine asynchrone................................. 13 II.2.1 Modélisation de la machine dans le repère triphasé........................... 14 II.2.2 Modélisation de la machine dans le repère de Park............................ 17 II.2.3 Modèle d'état de la machine tenant compte du défaut statorique....... 19 II.2.4 Résultats expérimentaux et par simulation de la machine.................. 20 II.3 Modèle du défaut rotorique de la MAS a base du schéma équivalent ........... 22 II.3.1 Modélisation du défaut de rupture des barres rotoriques.................... 23 II.3.2 Modèle d’état de la machine tenant compte du défaut rotorique........ 25 II.3.3 Résultats de simulation et expérimental de la machine avec défaut de cassure des barres.......................................................................... 25 II.4 Modèle global de la MAS tenant compte des défauts stator/rotor................. 26 II.4.1 Modèle d’état du défaut stator/rotor.................................................... 27 II.4.2 Résultats de simulation et expérimental de la machine en défaut mixte stator/rotor................................................................................. 27 II.6 Conclusion ........................................................................................................ 28 Table des Matières x III. Diagnostic des Défauts de la Machine Asynchrone à Cage à Base de la Transformée en Ondelette III.1 Introduction .................................................................................................... 29 III.2 Analyse du défaut par traitement du signal..................................................... 30 III.2.1 Analyse a base de la transformée de Fourier...................................... 30 III.2.2 Analyse à base de la transformée de Fourier à fenêtre glissante......... 31 III.2.3 Analyse à base de la transformée en ondelette.................................... 32 III.2.3.1 Analyse à base de la transformée en ondelettes continue ...... 32 III.2.3.2 Analyse à base de la transformée en ondelette discrète ......... 33 III.2.3.3 Energie de la décomposition d’ondelette ............................... 35 III.3 Identification du défaut dans la machine asynchrone par l’analyse TOD...... 35 III.3.1 Application de la transformée d'ondelettes discrète (TOD)................ 36 III.3.1.1 Sélection de l'ondelette mère .................................................. 36 III.3.1.2 Choix du nombre de niveaux de décomposition .................... 37 III.4 Analyse des résultats expérimentaux et par simulation.................................. 37 III.4.1 Machine avec défaut rotorique............................................................ 37 III.4.2 Machine avec défaut statorique........................................................... 45 III.5 Conclusion ..................................................................................................... 52 IV. Commande Directe du Couple sans Capteur de Vitesse d’une Machine Asynchrone avec Défauts IV.1 Introduction..................................................................................................... 54 IV.2 Principes de la commande directe du couple ................................................. 54 IV.3 Séquence de fonctionnement de l'onduleur de tension triphasé ..................... 55 IV.4 Stratégie de commande directe du couple et de flux ..................................... 55 IV.4.1 Contrôle du vecteur du flux statorique ............................................... 56 IV.4.2 Contrôle du couple électromagnétique ............................................... 57 IV.5 Description de la structure de contrôle .......................................................... 57 IV.5.1 Sélection du vecteur tension Vs ................................................ 57 IV.5.2 Estimation du flux statorique .................................................... 58 IV.5.3 Estimation du couple électromagnétique .................................. 59 IV.6 Elaboration du vecteur de commande............................................................. 59 IV.6.1 Correcteurs de flux ............................................................................. 59 IV.6.2 Correcteur de couple .......................................................................... 60 IV.7 Table de vérité du contrôle direct du couple .................................................. 61 IV.8 Commande directe de couple sans capteur de vitesse ................................... 62 IV.9 Résultats de simulation .................................................................................. 62 IV.9.1 Machine saine ..................................................................................... 62 IV.9.2 Machine avec défauts ......................................................................... 65 IV.9.2.1 Défaut de cassure des barres rotorique.................................... 66 IV.9.2.2 Défaut de court-circuit entre spires d'une phase statorique..... 69 IV.9.2.3 Fonctionnement sans capteur à faible vitesse de la DTC avec défauts............................................................................. 72 IV.10 Conclusion ............................................................................................ 78 Table des Matières xi V. Commande par Mode Glissant sans Capteur de Vitesse d’une Machine Asynchrone avec défauts V.1 Introduction..................................................................................................... 80 V.2 Objectifs de la commande par MG................................................................. 80 V.3 Systèmes à structure variable......................................................................... 80 V.4 Modes de la trajectoire dans le plan de phase................................................. 81 V.5. Conception de la commande par MG............................................................. 82 V.6 Principe de la commande par MG.................................................................. 82 V.6.1 Choix de la surface de glissement...................................................... 82 V.6.2 Conditions d'existence du MG............................................................ 83 V.6.3 Commande équivalente....................................................................... 84 V.6.4 Commande discontinue de base............................................................ 84 V.6.4.1 Commande sign.......................................................................... 85 V.6.4.2 Commande avec un seul seuil..................................................... 85 V.6.4.3 Commande adoucie..................................................................... 86 V.6.4.4 Commande intégrale................................................................... 86 V.7 Application de la commande par MG au control de la MAS......................... 87 V.7.1 Choix des surfaces de glissement................................................. 87 V.7.2 Conditions de convergence............................................................ 88 V.7.3 Loi de commande par MG............................................................. 88 V.8 Résultats de simulation .................................................................................. 91 V.8.1 Machine saine ..................................................................................... 91 V.8.2 Machine avec défauts ......................................................................... 94 V.8.2.1 Défaut de cassure des barres rotorique.................................... 94 V.8.2.2 Défaut de court-circuit entre spires d'une phase statorique .... 96 V.8.2.3 Fonctionnement sans capteur à faible vitesse de la MG avec défauts...................................................................................... 100 V.9 Conclusion .................................................................................................... 105 Conclusion générale 106 Annexe 108 Bibliographie 116 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0834 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Magazin |
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