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THÈSE
En vue de l'obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE
Délivré par l’Institut National Polytechnique de Toulouse (INP Toulouse)
Discipline ou spécialité : Génie Electrique
Présentée et soutenue par Meriem ABDELLATIF
Le Samedi 03 Avril 2010
Titre : Continuité de service des entraînements électriques pour une machine à
induction alimentée par le stator et le rotor en présence de défauts capteurs
JURY
M. Mohamed MACHMOUM (Rapporteur)
M. Ahmed MASMOUDI (Rapporteur)
M. Gérard CHAMPENOIS (Examinateur)
M. Khaled JELASSI (Président)
Mme Maria PIETRZAK-DAVID (Directeur de thèse)
Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA (Directeur de thèse)
Ecole doctorale : Génie Electrique, Electronique et Télécommunications (GEET)
Unité de recherche : Laboratoire LAPLACE – UMR5213 a cotutelle avec
UR-SE de Tunis
Directeurs de Thèse : Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA
Mme Maria PIETRZAK-DAVID
THESE
Présentée pour obtenir le titre de
DOCTEUR DE
L'ECOLE NATIONALE D'INGENIEURS DE TUNIS
ET
L'UNIVERSITE DE TOULOUSE
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Spécialité : Génie électrique
par
Meriem ABDELLATIF
Ingénieur en Génie Electrique (ENIT) - Mastère Systèmes Electriques (ENIT)
-----------------------------------------
Continuité de service des entraînements électriques pour
une machine à induction alimentée par le stator et le rotor
en présence de défauts capteurs
Thèse présentée et soutenue à Tunis le Samedi 03 avril 2010 devant le jury composé de :
Président : M. Khaled JELASSI
Rapporteurs : M. Mohamed MACHMOUM
M. Ahmed MASMOUDI
Examinateur : M. Gérard CHAMPENOIS
Directeurs de thèse : Mme Ilhem SLAMA-BELKHODJA
Mme Maria PIETRZAK-DAVID
LSE-UR03ES05, ENIT, BP 37, Le Belvédère 1002, Tunis, Tunisie
LAPLACE, UMR5213 – 2, Rue Charles Camichel – BP 7122, 31071 Toulouse Cedex 7, France
Aux tyrans du monde
Ô tyran oppresseur...
Ami de la nuit, ennemi de la vie...
Tu t'es moqué d'un peuple impuissant
Ta main est teinte de son sang
Tu abîmes la magie de l'univers
Et tu sèmes les épines du malheur dans ses éminences
Doucement ! Que ne te trompent pas le printemps,
La clarté de l'air et la lumière du jour
Dans l'horizon vaste, il y a l'horreur de la nuit
Le grondement du tonnerre et les rafales du vent
Attention ! Sous la cendre, il y a des flammes
Celui qui plante les épines récolte les blessures
Regarde là-bas où tu as moissonné
Les fleurs de l'espoir
Le torrent du sang va t'arracher
Et l'orage brûlant va te dévorer.
Abou El Kacem ECHEBBI
À mes parents,
À mes frères,
À mes grands parents
À ma famille
À tous ceux qui me sont chers
À la paix dans le monde
À la démocratie pour tous les peuples
Continuité de service des entraînements électriques pour une machine
à induction alimentée par le stator et le rotor en présence de défauts
capteurs
Résumé
Le développement de commandes en boucle fermée pour des entraînements électriques
nécessite l’installation de capteurs pour avoir l’information de la rétroaction. Cependant, un
éventuel défaut survenant sur l’un des capteurs installés (de courant, de vitesse/position,…)
implique un disfonctionnement de la commande conduisant dans la plupart du temps à la mise
hors service du système. Ces conséquences sont contraires aux exigences des industriels qui
demandent des degrés de fiabilité du système de plus en plus élevés. Des statistiques montrent
que le défaut capteur est fréquent. Il est donc impératif de trouver des solutions pour assurer la
continuité de service des systèmes électriques dans le cas de présence de ce type de défaut.
Tout d’abord, l’étude présentée dans ce manuscrit présente les technologies des différents
capteurs installés et ce pour comprendre les raisons et le type de pannes qui pourraient
survenir. Ensuite, le système sur lequel la validation des algorithmes développés est décrit. Il
s’agit d’un entraînement électrique basé sur une machine à Double Alimentation (MADA)
fonctionnant en mode moteur et connectée au réseau via deux convertisseurs. La commande
associée est une Commande Directe de Couple (CDC). Elle est validée en mode sain aussi bien
par simulation qu’expérimentalement.
Après, les études réalisées prennent en considération les défauts capteurs de courants
alternatifs et de vitesse/position. Les algorithmes développés, permettant une continuité de
service, utilisent une redondance analytique et sont basés sur l’estimation et aussi sur la
Détection et l’Isolation d’un éventuel Défaut (DID). Ils sont caractérisés par leur simplicité.
Aussi, ils ne sont pas gourmands en termes de consommation en ressources matérielles et leur
temps d’exécution est très court.
Enfin, la validation expérimentale de ces algorithmes montre bien leur efficacité en cas de
défaut, vu que le système s’avère insensible au défaut et continue à fonctionner sans
interruption. La commande obtenue est alors tolérante aux défauts capteurs.
Mots clés
Moteur asynchrone à double alimentation (MADA), commande directe de couple (CDC),
capteur de courant, capteur de vitesse/position, tolérance aux défauts, estimation, détection,
isolation, reconfiguration, continuité de service, fonctionnement sans capteur