Stratégies de commande minimisant les pertes d'un ensemble convertisseur - machine alternative : application à la traction électrique
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Improving the efficiency of the converter-alternating current motor system is a major task in electric traction. Global energy optimisation implies a specific approach at system scale. To reach this goal, we have chosen an algebraic method using sub-system models. To start with, a synchronous machine Park model is developed to take into account magnetic saturation and iron lasses. Then, an averaged model of the voltage inverter is used in order to obtain a simplified model of the lasses to be implemented in our optimisation method. This is how the global model is built including lasses in the synchronous machine along with the lasses of the power converter. Experimental results are there to validate our approach. This study proposes a method based on algebraic formulation of the general laws to control torque. Algorithms take into account the magnetic circuit saturation and power lasses in both the machine and its converter. Here again, experimental results validate the algorithm on several test benches. Achieved efficiency improvement is important compared to existing usual control strategies. The proposed method can be generalised to other machine-converter systems. As a matter of fact we have extended our "study to the induction machine. As a complement to this study we have looked at the effects of natural limitations of voltages and currents in the torque-speed plane. Therefore algebraic formulation of the torque-speed plane and optimisation strategies are proposed including those constraints.
Abstract FR:
Dans le contexte de la traction électrique, l'amélioration du rendement de l'ensemble convertisseur-machine alternative est une nécessité. L'optimisation énergétique globale impose une approche système. Pour parvenir à cet objectif, nous avons opté pour une démarche algébrique s'appuyant sur les modélisations des parties constituantes des sous-ensembles. Dans une première phase, un modèle de Park de la machine synchrone prenant en compte la saturation du circuit magnétique et les pertes fer a été élaboré. Ensuite, un modèle moyen d'ondulateur a été utilisé afin d'obtenir un modèle de pertes simplifié s'intégrant dans notre approche d'optimisation. Ainsi, un modèle considérant les pertes de la machine synchrone et les pertes du convertisseur a pu être obtenu. Des résultats expérimentaux ont permis de valider nos approches. Ce travail propose une méthodologie basée sur une formulation algébrique générale des lois de consignes nécessaires à une demande de couple. Les algorithmes prennent en compte la saturation du circuit magnétique et considèrent les pertes de la machine et de son convertisseur. Des résultats expérimentaux ont permis de vérifier leurs validités en temps réel sur plusieurs bancs de tests. Le gain sur le rendement est significatif par rapport aux stratégies de commandes usuelles. La démarche proposée peut être généralisée à d'autres configurations machine-convertisseur. Ainsi, nous avons étendu cette approche à la machine asynchrone. En complément de cette étude, nous nous sommes intéressés à l'influence, dans le plan couple vitesse, des limitations naturelles des tensions et des courants. Ainsi, des formulations algébriques du plan couple vitesse et des stratégies d'optimisation sous contraintes ont été proposées.