Дисертації з теми "Double saillance"

La commande intermittente a pour but principal d'augmenter le rendement de l'ensemble machine-convertisseur par une réduction des pertes. Dans le but de maintenir le couple moyen de la machine requis par la charge, cette commande augmente le couple de référence et éteint quelques phases pendant chaque période électrique ou chaque période mécanique. Par ce fait, elle réduit les pertes du convertisseur et les pertes ferromagnétiques de la machine. Elle dispose également d'une liberté de sélection des phases activées qui influence des fréquences générées du courant, de la force radiale et du couple. Par conséquent, cette stratégie de la commande intermittente, qui est appelée le glissement, peut éviter l'excitation de fréquences naturelles du stator, ou bien celles de la chaine cinématique. Elle a pour but de réduire les effets négatifs de la commande intermittente vis-à-vis de comportements vibratoire du stator et pulsatoire de la chaine cinématique qui sont respectivement à l'origine du bruit acoustique et des à-coups mécaniques. En fin, la commande intermittente est validée sur des cycles de conduite et peut économiser jusqu’à 5,17 % de l’énergie électrique consommée
The intermittent control aims to increase the efficiency of the machine-converter system by reducing the losses. In the purpose to maintain the average torque of the machine required by the load, this control increases the reference torque and turns off some phases during each electrical period or each mechanical period. By this fact, it reduces the converter losses and the ferromagnetic losses of the machine. It also has a freedom in the selection of the activated phases which influences the generated frequencies of the current, the radial force and the torque. Therefore, this strategy of the intermittent control, which is called sliding strategy, can avoid the excitation of the natural frequencies of the stator, or those of the drivetrain. It aims to reduce the negative effects of the intermittent control vis-à-vis the vibration of the stator and the pulsation of the drivetrain which are respectively at the origins of acoustic noise and mechanical jerks. Finally, the intermittent control is validated on driving cycles and can save up to 5.17 % of the consumed electrical energy

Ce mémoire d'HDR synthétise les travaux menés de 1983 à 1994 sur les machines à réluctance variable. Ils concernent leur conception intégrant les contraintes de l'électronique de puissance et leurs capteurs d'autopilotage. Ces travaux ont été associés à plusieurs réalisations de prototypes allant de la dizaine de watts à plusieurs dizaines de kilowatts. Le mémoire inclut également le CV de l'auteur et une chapitre historique concernant les machines électriques.

Ce mémoire présente l'étude d'une alimentation originale alternative pour moteur à reluctance variable a double saillance. Dans le premier chapitre, un rappel des principes de fonctionnement et d'alimentation des moteurs à reluctance variable à double saillance est rappelé. Différents types d'alimentations faisant appel a des convertisseurs a commutation douce et des ondes sinusoïdales sont présentées. A partir de la constatation que le sens du courant n'est pas impose par principe, un convertisseur rustique est propose. Ce convertisseur direct constitue d'un triac par phase du moteur est utilise pour injecter du courant dans les phases du moteur pendant la croissance de l'inductance. Une commande avec limitation de courant n'est pas nécessaire avec ce type d'alimentation. Les résultats obtenus avec cette alimentation sont étudiés dans le chapitre 3. Le couple moyen en fonction de la vitesse est explicite, ainsi que l'évolution des pertes dans le moteur. Deux modes de fonctionnement en fonction du rapport de la fréquence du réseau a la fréquence électrique du moteur sont distingues. Enfin, le courant absorbe par le moteur est étudié et une méthode de compensation partielle du facteur de puissance est proposée. Dans le chapitre 4, une amélioration permettant de réduire l'ondulation du courant absorbe est étudiée.

Nous étudions un moteur à réluctance variable à double saillance avec quatre dents statoriques et deux dents rotoriques dont les deux phases sont câblées en demi-pont asymétrique. Son nombre de phase étant faible, le démarrage pose problème et nécessite l'élaboration d'une loi de commande complexe pour compenser la simplicité du capteur de position constitue d'une roue dentée et d'une fourche optique. Un modèle éléments finis couple électronique-magnétique-cinématique est alors construit, validé puis utilisé pour résoudre les problèmes lies au démarrage. De plus, les cotations de la géométrie du moteur et les instants de commutation des interrupteurs doivent être déterminés pour satisfaire au mieux le problème de conception formule au moyen d'un cahier des charges. Une méthodologie est proposée pour résoudre les problèmes de conception des dispositifs électromagnétiques. Elle consiste, dans un premier temps, à exprimer le problème de conception dans un formalisme mathématique puis, dans un deuxième temps, à appliquer des méthodes d'optimisation pour le résoudre. L'outil qu'est le modèle éléments finis et la méthodologie de résolution du problème de conception sont ensuite utilisés conjointement pour l'optimisation d'un moteur à réluctance variable à double saillance.

L'étude du bruit et des vibrations dans le matériel électrique fait intervenir plusieurs systèmes physiques couples. Le modèle complet est complexe et ne permet pas d'études paramétriques simples de la structure de la machine, de son alimentation et cela pour différents points de fonctionnement. Dans ce rapport est présenté un modèle simple permettant de prédire l'accélération radiale d'un moteur à reluctance variable à double saillance (m. R. V. D. S. ) en fonction du courant d'alimentation. Ce modèle permettra d'étudier dans la deuxième partie du mémoire l'influence de l'alimentation sur le comportement vibratoire de la machine. En premier lieu, les différentes sources de vibrations d'une machine tournante sont évoquées, pour finalement ne s'intéresser qu'aux efforts d'origine magnétique qui sont prépondérants dans les m. R. V. D. S. Le calcul de ces efforts en fonction du courant est présenté dans le cas d'une machine fonctionnant en régime linéaire (sans saturation magnétique). Ces efforts sont décomposés en une force tangentielle créant le couple de rotation et une force radiale ne créant aucun couple. Les formulations sont appliquées à une m. R. V. D. S. De type 6/4 d'une puissance de 30w. Une identification expérimentale du comportement vibratoire de la machine a rotor bloque et en monophase permet de connaitre la réponse de la structure a ces efforts magnétiques. Cette réponse mécanique est identifiée à une fonction de transfert. Le modèle complet prend en compte l'alimentation de la machine, la relation entre le courant d'alimentation et les efforts ainsi que la réponse vibratoire de la machine à ces efforts. Enfin des résultats expérimentaux originaux permettent de valider le modèle dans le cadre des hypothèses définies. Dans la deuxième partie du mémoire, qui concerne l'exploitation du modèle, une analyse du comportement vibratoire de la machine est menée pour différents points de fonctionnement. Enfin, différentes stratégies de réduction des vibrations sont présentées et leur efficacité est quantifiée pour différentes vitesses de rotation.

La structure de la machine a reluctance variable a double saillance est connue comme la structure la plus economique. Cependant, les caracteristiques fortement non lineaires de la machine rendent son pilotage delicat. Par consequent, la mise au point d'une commande performante ne peut se faire au moyen des techniques classiques de l'automatique lineaire. Dans ce memoire nous avons developpe une methodologie pour commander le courant et la vitesse de la mrv en regime lineaire et sature, a travers deux approches. La premiere consiste a trouver la forme de la consigne de couple de phase qui permet d'avoir une consigne de couple polyphase constant. La deuxieme approche permet de compenser la force contre-electromotrice de la machine a hautes vitesses. L'interet de ces deux approches a ete mis en evidence a travers une etude comparative de plusieurs methodes de commande non lineaires (modulation naturelle, hysteresis, logique floue et mode de glissement) appliquees a la commande du courant et de la vitesse

L'accroissement des fréquences d'alimentation des machines électriques à commutation électronique, en particulier les machines à réluctance variable à double saillance, et les formes non sinusoïdales de tension ou de courant nécessite la prise en compte des pertes magnétiques qui ne peuvent plus être négligées devant les pertes Joule.

Dans le domaine du véhicule électrique, la chaîne de traction allant de la batterie de stockage aux roues en passant par le moteur constitue le cœur du système. Elle bénéficie régulièrement d’innovations technologiques rendant ce véhicule de plus en plus attractif. Actuellement, les motorisations proposées par les constructeurs sont classiques, de type synchrone à rotor bobiné, à aimant permanent ou asynchrone. De conception éprouvée et dotées de lois de commande complexes et parfaitement maîtrisées, elles offrent de bonnes performances.Cependant, les industriels explorent de nouvelles motorisations moins conventionnelles permettant de réduire leur coût de fabrication, tout en maintenant les performances. Une des solutions possibles est la machine à réluctance variable à double saillance (MRVDS). En effet, elle est de conception simple et constituée de matériaux peu couteux. Son rotor complètement passif lui confère une très bonne robustesse et une vitesse de rotation élevée, nécessaire à une certaine compacité.Néanmoins, son pilotage est beaucoup plus complexe que pour les autres machines, elle est relativement bruyante et son couple présente des ondulations non négligeables.Nos travaux ont pour but de contribuer à l’amélioration des performances de la MRVDS du point de vue contrôle, caractéristiques de couple et efficacité énergétique sur une plage de vitesse importante. Ils ont alors été conduits selon deux axes : un axe commande et un axe conception.Afin de satisfaire un contrôle du couple le plus parfait possible, de nouveaux régulateurs de courant à la fois performants et relativement simples à implémenter sur cible logicielle ont été présenté dans un premier temps. Ensuite, nous avons proposé une implémentation partitionnée de la commande de la MRVDS sur cibles logicielle et matérielle. L’objectif est ici de conserver les performances de la commande dans le cas de l’utilisation d’un processeur économique, dont la période d’échantillonnage serait relativement importante, et tout particulièrement à haute vitesse. Une carte FPGA (Fied Programmable Gate Array) a alors été mise en œuvre.Pour améliorer les caractéristiques de couple en fonction de la vitesse ainsi que le rendement de l’ensemble moteur-convertisseur, une nouvelle structure de MRVDS non conventionnelle a été proposée. Elle est munie d’un bobinage auxiliaire créant une excitation magnétique dans chaque phase.Une étude a d’abord été menée à l’aide de simulations basées sur un nouveau modèle. Elle a permis de mettre en évidence les avantages d’une excitation par rapport à une MRVDS classique. Afin de valider les résultats, un prototype a ensuite été conçu, réalisé et expérimenté.Une part importante de ces travaux a ainsi été consacrée à la mise en œuvre de plateformes expérimentales et à la réalisation de nombreux essais permettant de valider les développements théoriques, tant du point de vue commande sur une MRVDS 8/6 que conception sur une MRVDS 6/4
For electric vehicles, traction from storage battery to the wheels through the engine is the heart of the system. It regularly enjoys technological innovations making this vehicle more attractive. Currently, machines offered by manufacturers are classic, synchronous and induction machines. With complex laws, they offer good performance.However, manufacturers are exploring new unconventional machines to reduce their manufacturing cost while maintaining performance. One possible solution is the switched reluctance machine (SRM). Indeed, its design is simple and made of inexpensive materials. Its rotor completely passive gives it a very good robustness and high rotational speed required for certain compactness. However, its operation is much more complex than for other machines, it is relatively noisy and has significant torque ripple.Our work contributes to the improvement of SRM’s performance in terms of control torque characteristics and global efficiency over a large range speed. They were driven on two axes: one control axis and one design axis.To satisfy a torque control as perfect as possible, new currents controller both efficient and relatively simple to implement on software target were first presented. Then we proposed a SRM's control implementation on hardware and software targets. The objective is to maintain the performances in the case of an important sampling period, especially at high speeds. So an FPGA circuit (Fied Programmable Gate Array) was used.To improve torque characteristics depending on the speed, and global efficiency, a new SRM structure has been proposed. It is provided with an auxiliary coil creating a magnetic excitation in each phase. A study was initially conducted using simulations based on a new model. It helped to highlight the benefits of excitement compared to a conventional SRM. To validate the results, a prototype was then designed, built and tested.An important part of this work has been devoted to the implementation of experimental platforms and implementation of numerous tests to validate the theoretical developments, both in terms of control on a 8/6 SRM and design on a 6/4 SRM

Un modèle analytique de prédétermination du bruit magnétique des machines à réluctance variable à double saillance et une nouvelle technique de compensation active sont proposés. Le type de machine étudiée est présenté ainsi que les relations nécessaires à la détermination des déformations mécaniques et de l'intensité acoustique. Le cœur de notre recherche constitue l'établissement des expressions analytiques des forces magnétiques à l'origine des vibrations et du bruit. Une machine de type 8/6 développant 2kW permet de valider différents aspects avec la comparaison des valeurs théoriques et expérimentales des fréquences de résonance, des inductances propres ainsi que des spectres vibratoires et acoustiques. Après un état des procédés existants de réduction du bruit et de l'étude de l'influence des paramètres géométriques, une nouvelle technique de réduction active par injection de courants dans des enroulements auxiliaires est mise en évidence et validée sur un prototype commercialisé
An analytical model of doubly salient switched reluctance machine magnetic noise prediction and a new technique of active noise reduction are proposed. The studied machine is described as well as the analytical expressions permitting the determination of mechanical deformations and acoustic intensity. The main contribution of this research consists in determining analytical expressions of magnetic origin forces which create vibrations and noise. A 2kW 8/6 machine permits to validate several theoretical points such as mechanical resonance frequencies, phase inductances or vibratory and acoustical spectra. Existent noise reduction process are also described as well as influences of geometric parameters - such as teeth or yoke dimensions- on noise. At last, a new technique using current injection into auxiliary windings is performed and validated on an available prototype

Les travaux de thèse ont, dans un premier temps, traité quelques éléments de dimensionnement du système machine-convertisseur. Nous avons mis en évidence les paramètres clés qui peuvent jouer un rôle très important sur le défluxage de la machine : les dimensions des angles statoriques et rotoriques, l'entrefer et le nombre de spires… Par la suite, nous avons proposé une méthodologie en vue de l'obtention de lois de commandes aisément implantables dans un contrôle numérique. Ces lois de commandes ont été déduites à partir d'études paramétriques aux basses et hautes vitesses. Elles ont été développées de manière à minimiser les ondulations de couple à bas régime et d'assurer le meilleur rendement énergétique de l’ensemble machine convertisseur à haut régime. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons mis en œuvre un nouveau mode de conduction dit conduction continue qui a permis d'améliorer considérablement la courbe enveloppe de couple et de puissance. En outre, le régime de conduction continue permet davantage de liberté dans le dimensionnement de la machine et de son convertisseur
The present work concerns, at first, the sizing of switched reluctance machine with its associated inverter. We identified the most important parameters which can play an important part on the weakening of the machine: stator and rotor angles, air gap, and number of turns… After that, we proposed a methodology for the elaboration of control laws that can be easily implemented into a numerical embedded control. These laws, based on preliminary parametric studies, was developed in order to limit torque ripple at low speed and to ensure high global efficiency at high speed. In the final part of the thesis, we proposed a new control mode called continuous mode. By using this mode, the torque and then power in field weakening mode can be increased considerably without any hardware modification. Moreover, this continuous the impact of design trade-offs

Ce mémoire traite la mise en œuvre de la machine à réluctance variable dans les entrainements à vitesse variable. Afin de rendre cette machine compétitive dans différentes applications industrielles, nous nous sommes intéressés à son contrôle (courant, couple, vitesse) selon les deux modes d’alimentation : conduction discontinue et conduction continue. Une part importante de ce travail a été consacrée à la réalisation de nombreux essais expérimentaux. Les caractéristiques électromagnétiques (flux, couple) du prototype étudié sont déterminées à partir d’une modélisation numérique et ont été validées sur le banc expérimental. De ces données a découlé une expression analytique de l’inductance en vue de développer un nouveau régulateur de courant PI à gains variables : l’adaptation des gains, selon la valeur du courant de phase et de la position du rotor, permet de compenser la variation de l’inductance et de garder une dynamique bien définie de la boucle fermée du courant. Deux méthodes pour contrôler le couple sont proposées. La première, considérant la valeur instantanée du couple, permet de réduire considérablement les ondulations de couple mais nécessite un régulateur de courant à bande passante élevée. La deuxième qui s’appuie sur la valeur moyenne du couple, est basée sur des cartographies de paramètres de réglage optimaux. Pour un même dimensionnement du système (alimentation-machine-convertisseur), les performances à haute vitesse sont considérablement accrues grâce à l’adoption du mode conduction continue: le couple se voit augmenté à un niveau permettant de maintenir la puissance maximale constante sur une très large plage de vitesse
The present study concerns the implementation of the switched reluctance machine in variable speed motor drives. In order to make this machine more competitive in various industrial applications, we were interested in its control (current, torque, speed) according to both conduction types: discontinuous and continuous modes. An important part of this work was dedicated to realise the experimental tests. The prototype electromagnetic characteristics (flux, torque) are obtained by numerical calculation and are validated on the test bench. From these data, an analytical expression of the inductance is proposed for the development of a new PI current regulator with variable gains: the gain adaptation, with respect to the phase current and the rotor position, compensates the inductance variation and keeps a well defined dynamic of the current closed loop. Two methods to regulate the torque are proposed. The first one, based on the instantaneous value of the torque, reduces considerably the torque ripple but requires a high bandwidth current regulator. The second one, which deals with the torque mean value, is based on optimal parameters maps. For the same sizing of the system (power supply-machine-converter), the high speed performances are considerably increased due to the continuous conduction mode: the torque is increased to a level that allows keeping the maximal power constant over a wide speed range

La machine à réluctance variable à double saillance (MRV-DS) a largement été utilisée dans le domaine du positionnement incrémental. Avec les derniers progrès en électronique de puissance et de commande, le domaine d'utilisation de la MRV-DS tend à se diversifier avec des applications en fonctionnement synchrone à très grande vitesses. Quel que soit le fonctionnement envisagé, pas-à-pas ou synchrone, il est nécessaire d'élaborer un modèle de la machine pour pouvoir prédéterminer ses performances. Le mémoire de thèse est consacré à la modélisation et à l' étude de la MRV-DS dans son environnement de commande. Un modèle analytique classique est d'abord utilisé pour étudier le fonctionnement du moteur et dégager les aspects essentiels de son fonctionnement électromécanique. Il est également utilisé pour étudier le système commandé
Ce modèle étant basé sur des hypothèses simplificatrices, l'amélioration de la précision nécessite l'utilisation d'approches numériques. Le modèle bidimensionnel, basé sur la méthode des éléments finis (MEF-2D), est alors appliqué à l'étude de notre structure avec et sans couplage circuit. Le convertisseur statique, ainsi que la commande, sont également pris en compte pour l'étude du système complet. D'autre part, un modèle analytique non linéaire, utilisant la notion d'inductance saturée, est introduit pour effectuer la même étude. Les résultats, obtenus par les deux approches, sont comparés. Pour tenir compte des effets d'extrémités, une modélisation 3D a été effectuée en magnétostatique. Les inductances, qui prennent, d'une manière globale, les effets des têtes de bobines, sont alors approximées et introduites dans le modèle 2D. Ce dernier modèle est ensuite utilisé pour étudier le dispositif. Les résultats, issus des trois modèles sont comparés à des essais expérimentaux réalisés sur un prototype de MRV à l'université de Dresde en Allemagne. Enfin, dans le but d'améliorer la précision, nous avons utilisé une méthode analytique, couplée à chacun des trois modèles proposés, pour quantifier les pertes fer de la structure pour différents régimes de fonctionnement

Le but general de l'etude presentee dans cet ouvrage est la recherche d'une strategie d'alimentation permettant de reduire les ondulations de couple d'une machine a reluctance variable a double saillance (mrvds). La structure tres simple de la mrvds la rend tres attractive. Malheureusement, ses caracteristiques electromagnetiques sont fortement non lineaires par rapport a la position angulaire et par rapport au courant d'alimentation (structure non sinusoidale, fonctionnement generalement en regime sature). De plus, pour assurer une rotation continue, il faut commuter successivement les differentes phases de la machine. Par consequent, le couple polyphase de la mrvds est naturellement pulse ce qui peut etre intolerable pour certaines applications. Pour reduire par une commande appropriee les ondulations de couple de la mrvds, ses caracteristiques electromagnetiques (couple et flux en fonction de la position et du courant) doivent etre determinees tres precisement. C'est pourquoi, plusieurs methodes de caracterisation experimentales sont etudiees et comparees. Un modele s'appuyant sur cette caracterisation electromagnetique experimentale est ensuite necessaire pour la synthese de la commande. Les modeles de la litterature, confrontes aux donnees experimentales, ne sont pas adaptes a la mrvds etudiee. Ainsi une modelisation originale est proposee. Enfin, apres avoir defini une strategie appropriee pour la commutation des phases, differents algorithmes de commande destines a minimiser les ondulations de couple sont compares par simulation et par le biais d'experimentations. Une premiere phase de cette etude consiste a determiner les limites des commandes lineaires classiques (correcteur proportionnel integral, etc). La prise en compte des effets dus aux forces electromotrices permet d'ameliorer les performances du correcteur pi, mais les ondulations de couple restent importantes. Pour compenser les non linearites de la mrvds, une commande non lineaire en couple a ete simulee et essayee sur un banc experimental. Des resultats tres prometteurs ont ete obtenus pour des fonctionnements en basse et moyenne vitesses

L'alimentation des machines a reluctance variable avec des creneaux de tension est bien adaptee pour les vitesses de rotation elevees. Il y a peu de parametres de commande, mais ils ont une forte influence sur le comportement de l'ensemble convertisseur-machine. Nous proposons dans ce memoire une optimisation en temps reel du rendement d'une machine a reluctance variable a double saillance. Nous avons retenu une commande numerique et deux parametres de controle. Avec le premier on asservi la vitesse de rotation du moteur, ce qui fixe le point de fonctionnement, et avec le second on minimise la puissance absorbee par le convertisseur statique. Nous avons alors une commande extremale a deux boucles qui n'est efficace que si l'asservissement de vitesse est suffisamment rapide. La synthese du regulateur necessite donc un modele dynamique capable de prendre en compte la non linearite des caracteristiques du moteur et le caractere echantillonne du convertisseur: la frequence de commutation des composants semi-conducteurs depend de la vitesse de rotation. Nous avons propose un modele echantillonne linearise au premier ordre autour d'un point de fonctionnement. Dans une premiere etape nous avons modelise toutes les proprietes relatives a la partie continue du systeme: elle tient compte du moteur, de son autopilotage, du convertisseur et eventuellement de la source peu filtree. Dans une deuxieme etape nous avons introduit les variables discretes qui interviennent dans la commande numerique. Nous avons alors un outil de synthese tres efficace qui caracterise le systeme en termes de poles et qui tient compte des proprietes essentielles de l'ensemble convertisseur-machine

Les nombreux avantages des machines a reluctance variable expliquent le développement de leur utilisation, principalement pour des applications a fortes contraintes économiques ou en milieu difficile. Malheureusement, de part sa structure, ce type de moteur présente un couple instantané naturellement pulsatoire. Nous avons recherche un mode de commande permettant d'annuler -théoriquement- l'ondulation du couple polyphasé instantané, en produisant une forme d'onde de couple monophase trapézoïdale. Après avoir défini des coefficients de dimensionnement permettant de caractériser le rapport puissance silicium du convertisseur/puissance mécanique de la machine, nous avons optimise les formes d'onde de courant d'alimentation et chiffre l'influence de la forme de la caractéristique magnétique de la machine (et donc de sa structure) sur ces coefficients. Dans un deuxième temps, nous avons cherche qu'elle était l'influence des limitations -en tension- du convertisseur statique de la machine sur la forme du couple. En effet, ces limitations ne permettront pas d'injecter les formes d'onde de courant optimale, des que la vitesse augmente. Afin de valider le mode d'alimentation que nous avons utilise dans nos calculs, nous avons recherche, pour une machine existante, des lois de commande permettant de minimiser les pulsations du couple polyphasé. Ces lois de commande ont été testées sur un banc d'essai, l'ensemble des boucles de contrôle étant confié à un processeur de traitement du signal. Afin de vérifier les taux d'ondulation de couple calcules, nous avons utilise un système de mesure direct du couple instantané fourni par la machine. Nous avons alors obtenu, à basse vitesse, des taux d'ondulation de couple tout a fait satisfaisants

Le travail presente dans cette these approfondit certains aspects lies a la commande des systemes hybrides dynamiques autopilotes. Nous avons mis en oeuvre deux dispositifs pour illustrer notre travail : l'onduleur a resonance serie et le moteur a reluctance variable a double saillance. Nous avons mis en evidence et utilise leurs proprietes communes pour developper des commandes analogiques simples et economiques. Nous avons concu et realise ces commandes par analogie formelle. Ces systemes peuvent se synchroniser sur un signal externe de frequence donnee. Nous avons releve les caracteristiques de synchronisation du mrvds et de l'onduleur a resonance et nous avons utilise ces proprietes pour les commander. Nous avons ensuite developpe des principes de commande permettant d'optimiser le comportement de l'onduleur sur des criteres electrotechniques. Nous avons modelise ce systeme et nous avons montre que dans ce cas, le modele echantillonne n'est pas linearisable. Pour le mrvds, nous avons deux applications differentes : une application grande vitesse et une application faible vitesse. Dans le cas de l'application basse vitesse, nous avons montre que le bruit acoustique etait du a un phenomene de battements entre les harmoniques de la tension redressee et la frequence de rotation. Nous avons utilise les proprietes de synchronisations du mrvds pour eliminer ces battements. Nous avons egalement developpe un dispositif de demarrage automatique permettant de se placer dans les zones de synchronisation. Pour l'application grande vitesse, nous avons montre qu'il est possible de commander la vitesse du moteur en agissant sur l'angle d'avance grace a une consigne de tension. Notre demarche a ete de synthetiser les proprietes communes de systemes tres differents, caracteriser les modes de fonctionnement, modeliser, simuler et verifier experimentalement la validite des principes de commande proposes.

Après avoir rappelé le principe de fonctionnement d'une machine à reluctance variable à structure cylindrique a double saillance, nous avons défini les principaux paramètres géométriques de la machine permettant son dimensionnement. L'optimisation de ces paramètres nécessite la mise en oeuvre de modèles spécifiques de la machine afin de prédéterminer ses caractéristiques electromagnetiques. Dans un premier temps, nous présentons un modèle de calcul par éléments finis utilisant un processus de maillage auto adaptatif. Ensuite, nous avons étudie des modèles analytiques permettant des calculs rapides et dont le principe repose sur un découpage sommaire de la machine en éléments simples. Le calcul de l'état magnétique de la machine est effectue en évaluant les reluctances de chaque élément et en tenant compte de la saturation magnétique. Ensuite, nous avons valide ces modèles analytiques sur une structure de capteur a reluctance variable. Nous avons présente son principe de fonctionnement puis nous avons montre la grande influence de la perméabilité du fer et des couplages entre phases. Enfin, nous avons étudie une structure de machine a reluctance variable et montre que la predetermination des caractéristiques de couple de ces machines a l'aide de ces outils de calcul donnait des résultats satisfaisants

Ce travail concerne l'étude d'actionneurs à aimants permanents dédiés à la ventilation aéronautique. L'augmentation des vitesses de rotation de la machine et des fréquences de commutation du convertisseur associé, constitue une source non négligeable de pertes engendrées au niveau du rotor dans les parties conductrices par le biais de courants induits. Ces pertes qui déteriorent le rendement global de l'actionneur, doivent dans ce contexte, devenir un élément prépondérant du dimensionnement. Une modélisation s'appuyant sur le calcul analytique du champ magnétique siégeant dans l'entrefer et les parties conductrices, est exploitée au sein d'un plan d'expériences, afin de mettre en évidence les paramètres structurels succeptibles d'influer favorablement sur les pertes par courants induits. Puis, une solution alternative à l'application ciblée, concerne la définition d'une nouvelle structure d'actionneur, la machine à double saillance et aimants permanents statoriques
This work deals with the study of permanent magnets actuators dedicated to aeronautical ventilation. The increase number of revolutions of the machine and the frequencies of commutation of the associated converter, constitutes a considerable source of losses generated on the level of the rotor in the conducting parts by the means of induced currents. These losses which deteriorate the total output of the actuator, must in this context, become a dominating element of dimensioning. A modeling being based on the analytical calculation of the magnetic field sitting in the air-gap and the conducting parts, is exploited within an experimental design, in order to highlight the structural parameters likely to influence favorably the losses by induced currents. Then, an alternative solution with the targeted application, relates to the definition of a new structure of actuator, the machine with double sailant and permanent magnets stator

Les travaux de ce mémoire portent sur la modélisation électromagnétique analytique de la machine synchrone à rotor bobiné (MSRB). Cette machine est utilisée pour la traction automobile des véhicules électriques du constructeur Renault. Afin de conserver les atouts de confort et de satisfaction client, les moteurs électriques conçus pour ces véhicules doivent être silencieux. Ainsi, la compréhension et la maîtrise des origines du bruit magnétique ainsi que sa réduction sont indispensables en phase de prédimensionnement de ces moteurs électriques. C’est dans ce cadre que s’inscrivent ces travaux de recherche. Dans la première partie de ce manuscrit, la problématique de la thèse est exposée. Ensuite, les origines du bruit magnétique dans les moteurs électriques sont abordées. De même, les notions d’acoustique indispensables pour comprendre le rayonnement du bruit et la sensibilité de l’oreille humaine aux sons émis sont rappelées. Afin de choisir l’approche de modélisation de la machine, un état de l’art des méthodes de modélisation électromagnétique de la machine est présenté. Ces différentes méthodes sont évaluées sur leur capacité de modéliser la double saillance de la machine, la saturation magnétique et la progressivité de la forme du pôle de la machine. Sans oublier, les critères de simplicité de mise en œuvre et de souplesse de la méthode. La première contribution scientifique de ces travaux est la modélisation électromagnétique analytique de la machine synchrone à rotor bobiné par la méthode des transformations conformes. Cette modélisation rend possible la prise en compte de la double saillance de la machine pour une finalité vibroacoustique. Les pressions magnétiques radiales et orthoradiales source du bruit magnétique sont évaluées et comparées à celles issues des éléments finis.La seconde contribution scientifique est la prise en compte de la saturation magnétique dans le modèle analytique de la machine. Cela est réalisé en introduisant une fonction d’escalier de coefficients de saturation magnétique. Ces coefficients permettent de corriger le niveau d’induction magnétique du modèle linéaire en face des dents stator afin de prédire correctement le niveau d’induction en saturé. La dernière partie de ces travaux est dédiée aux essais expérimentaux. Les essais vibroacoustiques du GMPé (Groupe Moto Propulseur électrique) sont présentés. L’évolution des harmoniques de pressions acoustiques mesurés est comparée à celle des harmoniques de pressions magnétiques calculées par le modèle électromagnétique et les éléments finis. Différents cas de fonctionnement de la machine sont couverts et l’effet de la fréquence de découpage sur les harmoniques principales de pressions magnétiques et acoustiques est abordé
This thesis focuses on the electromagnetic design of the wound salient pole rotor synchronous machine. This machine is used for the traction of electric vehicles made by Renault Group. To ensure comfort and customer satisfaction, electric motors designed for these vehicles must be silent. Thus, understanding and mastering the origins of magnetic noise and its reduction are essential in the pre-design phase of these motors. This research is being carried out within this scope. The purpose of this thesis is explained in the first part of this work, . Then, the origins of magnetic noise in electric motors are discussed. In addition, with a view to have a better understanding of noise and the sensitivity of the human ear to the sounds emitted, the fundamental concepts of acoustics are recalled. In order to choose the design approach of the motor, a state-of-the-art of electromagnetic design methods is presented. These different methods are evaluated on their ability to consider the doubly salient effect of the motor, the magnetic saturation and the shape of the rotor pole. Besides, the simplicity of the approach to be implemented is an additional characteristic. The first scientific contribution of this work is the analytical electromagnetic model of wound salient pole rotor synchronous machine using conformal mapping. This model made it possible to take into account the doubly salient effect of the machine for a vibroacoustic purpose. The radial and orthoradial magnetic stress components which cause the magnetic noise are evaluated and compared with those from finite elements simulations. The second scientific contribution is the consideration of magnetic saturation by the analytical model of the machine. This was achieved by introducing a step function of local magnetic saturation coefficients. These coefficients make it possible to reduce the flux density of the linear model in front of each stator tooth in order to correctly predict the flux density in saturated conditions of the machine. The last part of this work is dedicated to experimental testing. The vibroacoustic experimental analysis of the electric powertrain are presented. Measured acoustic pressure harmonics is compared to magnetic pressure harmonics calculated by the electromagnetic model and finite elements simulations. Different operating points of the machine are studied and the effect of the switching frequency on the main harmonics of magnetic and acoustic pressures is addressed

Ce mémoire propose une nouvelle méthodologie de modélisation des systèmes d'électronique de puissance comprenant des convertisseurs statiques et des machines électriques, en vue de leur simulation numérique. La méthodologie, fondée sur la représentation à topologie variable générale, permet de prendre en compte toutes les configurations possibles des convertisseurs en particulier les commutations avec empiètements complexes, et d'étudier tous types de régimes transitoires même ceux conduisant à un défaut de fonctionnement. Elle est appliquée, avec la contribution du système Gaspe, à l'étude des systèmes complexes contenant des cyclo convertisseurs triphasés, à 18 et 36 thyristors, et des machines tournantes : machine asynchrone simple, machine asynchrone à double alimentation, machine synchrone à pôles saillants