Note publique d'information : Les machines synchrones à réluctance variable (MSRV) sont de plus en plus utilisées
dans les entraînements à haute vitesse pour obtenir de meilleures performances dans
des applications telles que l’usinage à haute vitesse, le stockage d’énergie ou les
turbocompresseurs. Cette thèse porte sur l’identification et la commande sans capteur
d’une machine synchrone à réluctance variable à grande vitesse et s’appuie sur un
banc d’essais de machines 20 000 tr/min. Après avoir présenté un état de l’art des
machines rapides et plus spécifiquement des MSRV, une première partie est consacrée
à la modélisation, l’identification et la simulation de la MSRV. Une attention particulière
est portée sur l’estimation des paramètres électriques et mécaniques de la MSRV de
notre banc. Une deuxième partie traite de la commande avec capteur mécanique en cherchant
des performances dynamiques et énergétiques optimales, en fonction du point de fonctionnement.
En basse vitesse, la méthode à couple maximum par Ampère (MTPA maximum torque per
Ampere) est utilisée et à haute vitesse, la commande utilisée est la méthode à couple
maximum par unité de flux (MTPW maximum torque per Weber). Enfin, une dernière partie
s’intéresse à la commande sans capteur mécanique. Un filtre de Kalman étendu (FKE)
est utilisé pour estimer la vitesse et la position de la MSRV. Un FKE classique (d’ordre
4), nécessiterait une grande puissance de calcul, en contradiction avec le faible
coût de la MSRV. Par conséquent, un FKE original basé sur un modèle inverse d’ordre
2 de la machine est proposé. Ces deux approches sont testées expérimentalement et
comparées.
Note publique d'information : Synchronous reluctance motor (SRM) are increasingly used in high-speed drives to obtain
better performance in applications such as high-speed machining, energy storage or
turbochargers. This thesis focuses on the identification and the sensorless control
of a high-speed SRM and relies on a test bench with 20 000 rpm machines. After presenting
a state of the art review of high-speed machines and more specifically of SRM, a first
part is devoted to the modeling, identification and simulation of the SRM. A particular
focus is put on the electrical and mechanical parameter estimation of the SRM of our
test bench. A second part deals with the command with mechanical sensor seeking optimal
dynamic and energy performance in relation with the point of operation. At low speed
the MTPA (maximum torque per Ampere) method is used and at high speed, the command
is based on MTPW (maximum torque per Weber) method. Finally, a last part deals with
the command without mechanical sensor. An extended Kalman filter (EKF) is used to
estimate the SRM speed and position. A classical EKF (of order 4), would require a
high computing power, in contradiction with the low cost of the SRM. Therefore, an
original FKE based on second order inverse model of the machine is proposed. These
two approaches are tested experimentally and compared.
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