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Contribution à la commande robuste de la machine asynchrone à double alimentation

Salloum, Georges (2007) Contribution à la commande robuste de la machine asynchrone à double alimentation. (Contribution at the robust control of doubly fed induction motor.)

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Abstract

Le travail présenté dans cette thèse apporte, entre autres, une contribution aux méthodes d'analyse et de synthèse de la commande robuste des Machines Asynchrones à Double Alimentation (MADA) alimentées par deux onduleurs de tension avec deux bus continus distincts. Nous introduisons, dans un premier chapitre, la commande vectorielle classique de la MADA munie de capteurs mécaniques. Ce chapitre se distingue par une nouvelle approche pour assurer le découplage des courants de la MADA dans un repère (d-q) conduisant à des fonctions de transfert simples, et par conséquent, un calcul simplifié des correcteurs. Ce chapitre se termine par une étude prouvant la robustesse du découplage et de la commande vis-à-vis des variations paramétriques de la machine. La commande robuste de la MADA, par l'approche H∞, est ensuite abordée en faisant une comparaison entre quatre stratégies de contrôle : la sensibilité mixte, une variante de la sensibilité mixte, le loop-shaping et la m-synthèse. Une étude par m-analyse de la robustesse en stabilité et en performance offre un critère de choix du correcteur. La réalisabilité du correcteur sera à son tour un critère déterminant du choix de la méthode de correction. Dans une dernière partie, nous centrons notre intérêt sur la commande robuste de la MADA sans capteurs mécaniques en travaillant sur des méthodes d'estimation de la vitesse et de l'angle mécanique. Nous limitons cette étude à l'introduction de deux méthodes d'estimation : La MRAS, éventuellement associée à un filtre de KALMAN, et l'injection d'une composante haute fréquence associée à un traitement numérique (FFT – STFT) pour en déduire la vitesse. La première approche est simple à implanter mais elle est très sensible aux variations paramétriques, surtout la résistance statorique, tandis que la deuxième est complètement insensible à ces variations mais très lourde en calcul. Dans cette partie, nous nous intéressons aussi à la commande numérique de la MADA. ABSTRACT : The scope of work in our research thesis is the analysis and application of robust control, H∞ approach, to achieve the control of the Doubly Fed Induction Motor (DFIM) fed by two PWM inverters with separate DC bus link. First, we deal with the DFIM vector control equipped with mechanical sensors. By introducing a new approach for decoupling the motor's currents in a rotating d-q frame, based on the state space input-output decoupling method, we obtain the same transfer function (1/s) for all four decoupled currents. This part ends by analyzing the robustness of the decoupling method, as well as the controllers, against motor parameters uncertainty. In the second part, we study and analyze the DFIM H∞ robust control by comparing four methods: the mixed sensitivity, a variant of the mixed sensitivity, the loop shaping and the m-synthesis. m-analysis offers a criterion allowing us to compare and choose the best controller. On the other hand, the complexity of the controller will be considered while choosing it. Finally, we carry out a sensorless vector control by introducing and comparing two speed and position estimation methods. The first method is the Model Reference Adaptive System (MRAS) based on the comparison of two models describing our system reaching its speed via an adaptation mechanism. The other method is a frequency estimator consisting on adding a high frequency voltage component to the stator side then measuring its effect on the rotor side; the actual mechanical speed could then be estimated via a numerical signal analysis. The first approach is very sensitive to the parameters uncertainty but is simple to implement; whereas, the second is completely independent of the motor parameters but has a high computational cost.

Department:Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie - LAPLACE (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Pietrzak-David, Maria and Fornel, Bernard de
Uncontrolled Keywords:MADA - Découplage par retour d'état - Commande robuste - MRAS - Filtre de Kalman - Estimateur fréquentiel. KEYWORDS : DFIM - Input output decoupling - Robust control, H∞ - MRAS - Kalman filter - Frequency estimator
Subjects:Electrical engineering
Deposited On:18 February 2008

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