| Titre : | Commande non linéaire de la machine synchrone à aimants permanents en vue du diagnostic des défauts statoriques de type court circuit. |
| Auteurs : | Yacine MAANANI, Auteur ; Abdelhamid Benakcha, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Machine synchrone à aimants permanents,commande non-linéaire par linéarisation entrée-sortie,observateurs,défauts court-circuit entre spires,diagnostic,estimation paramétrique,FFT,ondelette,filtre de Kalman étendu (FKE) |
| Résumé : |
Le thème de recherche traité dans cette thèse est le diagnostic des défauts de courts-circuits entre-spires d'une
machine synchrone à aimants permanents (MSAP) fonctionnant à vitesse variable. La technique de commande utilisée pour cette machine est la commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie pour le fonctionnement sans capteur utilisant le filtre de Kalman étendu (FKE). Deux principales méthodes sont utilisées pour la détection des défauts statoriques de la MSAP : méthodes de diagnostic sans connaissance de modèle, méthodes de diagnostic avec connaissance a priori du modèle. La première est basée sur l’extraction d’informations par les biais du traitement des signaux mesurés (courants, vitesse etc …). La seconde méthode est basée sur le suivi des paramètres et des grandeurs de la machine, au moyen d’algorithmes d’observation à base du filtre de Kalman étendu. La surveillance en ligne des paramètres physiques issus de l'estimateur peut servir comme un indicateur de défaut. Une large étude paramétrique est menée et validée par simulation numérique. Les résultats obtenus montrent clairement la possibilité d'extraire les signatures pour détecter, identifier et localiser les défauts. |
| Sommaire : |
Remerciements
Dédicaces Résumé Liste des figures Liste des tableaux Notations et symboles Sommaire Introduction générale 1 Chapitre I : Synthèse sur les techniques du diagnostic des défauts dans les machines synchrones à aimants permanents I.1 Introduction 4 I.2 Généralités sur les machines synchrones à aimants permanents 4 I.3 Structure et fonctionnement de la MSAP 4 I.3.1 stator 6 I.3.2 Rotor 7 I.3.3 Les Aimants Permanents 7 I.4 Défauts des machines électriques tournantes 8 I.4.1 Etude statistique sur les défauts des machines électriques 9 I.4.2 Défauts Statoriques 10 I.4.3 Défauts Rotoriques 12 I.4.3 .1 Défauts de roulements mécaniques. 12 I.4.3 .2 Défaut d’excentricité 13 I.4.3 .3 Défauts des aimants (Désaimantation) 13 I.5 Aperçu sur les méthodes de diagnostic des défauts 14 I.5.1 Analyse des signaux physiques 15 I.5.1.1 Méthodes de diagnostic des défauts basés sur l’analyse spectrale des signaux 15 I.5.1.2 Méthode d’analyse temps-fréquence et temps échelle 15 I.5.2 Diagnostic par méthodes de connaissances 16 I.5.3 Diagnostic par une approche modèle 16 I.5.3.1 Approche par projection dans l’espace de parité 16 Sommaire I.5.3.2 Approche à base d’observateurs 17 I.5.3.3 Approche par estimation paramétrique 18 I.6 État de l’art sur la surveillance et diagnostic des défauts courts-circuits statoriques 19 dans les machines synchrones à aimants I.6.1 Conception d’un dispositif de sûreté de fonctionnement 19 I.6.2 Recherche de signatures des défaillances 20 I.6.2.1 Mise au point de méthodes de surveillance/détection 20 I.6.2.2 Diagnostic des défaillances : identification et localisation des défauts 21 I.6.2.3 Décision d'actions 21 Conclusion 21 Chapitre II : Commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie de la MSAP à l’état sain et en présence de défaut de courts-circuits entre-spires II.1 Introduction 22 II.2 Modèle de la MSAP à l’Etat sain 22 II.2.1 Mise en équation de la MSAP 22 II.3 Modèle de la MSAP à l’Etat de défaut entre-spires 25 II.3.1 Modèle de la MSAP en présence d’un défaut entre-spires dans le repère (abc) 26 II.3.2 Modèle de défaut dans le repère αβ 29 II.3.3 Mise sous forme d’état 32 II.4. Résultat de simulation 33 II.4.1 Fonctionnement de la MSAP à l’Etat Saine 33 II.4.2 Fonctionnement de la MSAP avec défaut de court-circuit entre spire 34 II.5 Conclusion 35 Chapitre III : Commande non linéaire par linéarisation entrée-sortie de la MSAP à l’état sain et en présence de défaut de courts-circuits entre-spires III.1 Introduction 36 III.2. Commande non linéaire de la MSAP 36 III.2.1. Outils mathématiques 36 III.2.2. Gradient 36 III.2.3. Dérivée de Lie 37 III.2.4. Crochets de Lie 37 III.3. Principe de la technique de linéarisation au sens des entrée-sorties 38 III.3.1. Conception du nouveau vecteur de commande V 39 Sommaire III.3.2. Modélisation de la MSAP commandé en tension 40 III.3.3. Choix des grandeurs de sortie 41 III.3.4. Calcul du degré relatif 41 III.3.4.1. Degré relatif du coutant d I ‚ƒ 41 III.3.4.2. Degré relatif de la vitesse mécanique Ω 42 III.3.5. Linéarisation du système 42 III.3.6. Commande du courant et de la vitesse 43 III.3.6.1. Loi de commande interne 43 III.3.6.2. Loi de commande physique 43 III.4. Stratégies de Commande du MSAP 44 III.5. Modélisation de l’onduleur de tension [50] 45 III.6. Résultat de simulation 46 III.6.1 Fonctionnement de la MSAP à l’état Sain 47 III.6.1.1. Fonctionnement à basse vitesses 48 III.6.2. fonctionnement de la MSAP avec défaut de court-circuit entre spire 48 III.6.2.1. Influence de la gravité du défaut μ sur la conduite de la machine 50 III.6.2.2. Influence du changement de la résistance de défaut rf sur la machine 52 III.7. Conclusion 54 Chapitre IV : Estimation de la vitesse mécanique du MSAP par filtre de Kalman IV.1 Introduction 55 IV.2 Filtre de Kalman étendu FKE 55 IV.3 Modèle d’état de la MSAP tenant compte du défaut statorique associé à 56 l'estimateur par FKE IV.3.1. Modèle stochastique 57 IV.3.2. Procédure d'estimation du FKE 58 IV.3.3. Choix des matrices de covariance du bruit Q et R 59 IV.4. Résultats de simulation 60 IV.4.1 Cas d'une machine saine 60 IV.4.1.1. Fonctionnement à basse vitesses: 62 IV.4.2 Machine avec défaut de court-circuit entre spire 62 IV.5. Conclusion 64 Sommaire Chapitre V : Diagnostic des défauts de la MSAP commandée par linéarisation entrée-sortie à base du traitement signal et d’estimation paramétrique V.1 Introduction 65 V.2 Procédures de diagnostic du défaut de court-circuit entre spires 65 V.2.1 La transformée de Fourier 65 IV.2.2 La transformée en ondelette discrète (TOD) 66 V.2.2.1 Choix de l’ondelette et du nombre de niveaux de calcul pour la décomposition 66 V.2.3 l’estimation paramétrique avec Filtre de Kalman Etendu FKE 67 V.3. Application des techniques du diagnostic de la MSAP 68 V.3.1 diagnostic à base de l’estimation paramétrique FKE 68 V.3.2 Diagnostic des défauts à base de l’analyse spectrale (FFT) 71 V.3.3 Diagnostic des défauts par la technique des ondelettes 75 V.4 Conclusion 81 Conclusion générale 82 Annexes 84 Bibliographie 87 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1043 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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