Stabilité des réseaux embarqués : interactions Puissance - Structure - Commande, Stability of Embarked Netword : power Interaction - Structure - Control

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Institut National Polytechnique de Lorraine
École Doctorale « Informatique – Automatique – Électrotechnique – Mathématiques »
Département de Formation Doctorale « Électrotechnique – Électronique »
THÈSE
Présentée à
L’Institut National Polytechnique de Lorraine
En vue de l’obtention du titre de
DOCTORAT de l’I.N.P.L.
Spécialité : Génie Électrique
par
LIUTANAKUL Pisit
Ingénieur de « King Mongkut’s Institute of Technology North Bangkok, THAILAND »


STABILITÉ DES RÉSEAUX EMBARQUÉS
Interaction Puissance – Structure – Commande

Soutenue publiquement le 25 janvier 2007 devant la commission d’Examen
Membres du Jury :
Président : DAVAT Bernard
Rapporteurs : PIETRZAK – DAVID Maria
MONMASSON Eric
Examinateurs : BOUSCAYROL Alain
MEIBODY – TABAR Farid
PIERFEDERICI Serge


Avant – Propos
Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué dans le Laboratoire du Groupe de Recherche en Électrotechnique et
Électronique de Nancy (G.R.E.E.N.), une unité de Recherche associée au CNRS (UPRESA 7037) au sein de l’École
Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique (E.N.S.E.M.) de Nancy.
Je tiens tout d’abord à remercier les membres du Jury pour avoir accepté de juger ce travail.
Je suis reconnaissant au gouvernement français de m’avoir octroyé une bourse pour entreprendre des recherches
doctorales en France.
Beaucoup de personnes du laboratoire m’ont aidé dans ce mémoire, si bien que je ne pourrais plus réclamer d’en être le
seul auteur.
Je tiens tout d’abord à remercier mille fois mon directeur de thèse, le Professeur Farid MEIBODY – TABAR et mon co
– directeur de thèse, Monsieur Serge PIERFEDERICI. Ces dernières années, j’ai eu de la chance d’avoir été dirigé et
conseillé par eux. Je voudrais également remercier le Professeur Bernard DAVAT qui m’a permis d’effectuer ma
formation à l’Institut National Polytechnique de Lorraine (I.N.P.L.) à l’époque où il était directeur de l’E.N.S.E.M.
Je voudrais dire merci à tous les chercheurs, les secrétaires et les techniciens de G.R.E.E.N. pour leurs amitiés, en
particulier les secrétaires, Madame KLEIN Sandra, Monsieur ROMARY Olivier, COLINET Sylvie, PIERSON
Christine et ZOUA Latifa, et les techniciens, Madame SCHWENKER Isabelle, Madame GUICHARD Sophie,
Monsieur SHARIF Fadi, Monsieur TESSON Fabrice et Monsieur Marcel THIEBAUT.
Je voudrais remercier mes professeurs en Thaïlande, Monsieur Phanarit SETTAKUL et Monsieur Viboon
CHUNKANG, qui m’ont donné l’opportunité d’une candidature au diplôme de doctorat.
Je voudrais remercier Mademoiselle Cristina XAMANI BORRAS, Mademoiselle Amel LACHICHI, Monsieur Smaïl
MEZANI, Monsieur Idris SADLI, Monsieur Tsarafify RAMINISOA, Monsieur Ramdane LATEB, Monsieur Cédric
Noël, Monsieur Mohamed – Yacine AYAD, et Monsieur Wattana KEAWMANEE pour leur sympathie et leurs conseils
et leur aide pendant qu’ils étaient à I.N.P.L. : J’en garderai toujours de bons souvenirs. Et de même aux amis de
laboratoire : Matthïeu URBAIN, Christian BELALAHY, Alireza PAYMAN, Babak VASEGHI, Majid ZANDI,
Mohammad Ali SHAMSI, Bin HUANG.
Je voudrais remercier M. Sakda SOMKUN de l’organigramme du calcul de capture de vitesse et monsieur Nophadol
WIWATCHCHARAKOSES pour ses informations supportées.
Je ne sais pas comment je pourrais remercier ma famille pour ses soutiens et ses tolérances. Mes parents, Mongkol et
Usanee, et mes deux frères, Krit et Pipat m’ont toujours encouragé dans mes études sans demander des résultats. Je ne
peux imaginer ce que tout cela aurait pu être sans eux. Qu’ils trouvent ici ma plus profonde gratitude.
Finalement, je voudrais remercier ma chérie, Mademoiselle Urasi NARAWONG, pour son amour et sa patience.
Malgré l’éloignement, elle m’a toujours procuré beaucoup de courages. J’espère pouvoir lui rendre ses soutiens et sa
compréhension. Qu’elle trouve ici ma plus tendre affection.


P. LIUTANAKUL I.N.P.L. – Nancy 25 janvier 2007


Sommaire
Introduction Générale........................................................................................................................1
Chapitre 1 : Étude générale des systèmes à puissance distribuée (SPD).................................3
1.1 Introduction.......................................................................................................................................................3
1.2 Comportement des systèmes fonctionnant à puissance constante : Problème posé par la mise en cascade......3
1.2.1 Exemples d’association de dispositifs électriques fonctionnant à puissance constante. ............................4
1.2.2 ples de mise en équation de dispositifs fonctionnant à puissance de charge constante.....................5
1.3 Spectroscopie d’impédance : Méthodes d’étude de la stabilité des systèmes DC-SPD ....................................8
1.3.1 Méthode de Middlebrook.........................................................................................................................10
1.3.2 Méthode de marge de gain et marge de phase (MGMP)..........................................................................11
1.3.4 Les impédances........................................................................................................................................17
1.4 Conclusion ......................................................................................................................................................18
Chapitre 2 : Mise en œuvre des méthodes basée sur la spectroscopie d’impédance dans les
applications électrotechnique : Association filtre d’entrée/convertisseur
statique ...................................................................................................................20
2.1 Introduction..................................20
2.2.1 Les filtres d’entrées..................................................................................................................................20
2.2.2 Tracé des impédances d’entrée du hacheur série et de sortie des filtres d’entrée. ...................................24
2.2.3 Influence d’un terme correctif prenant en compte les variations de la tension d’entrée dans la commande
du hacheur série. ......................................................................................................................................28
2.3 Étude de la stabilité d’ensemble filtre d’entrée/onduleur-machine .................................................................32
2.3.1 Présentation du système-tête....................................................................................................................32
2.3.2 Calcul de l’impédance d’entrée de l’ensemble onduleur-machine synchrone à aimants permanents
(MSAP)....................................................................................................................................................33
2.3.3 Calcul de l’impédance de sortie ...............................................................................................................36
2.4 Conclusion ......................................................................................................................................................45
Chapitre 3 : Outils nécessaires à la mise en œuvre de commandes non linéaires.................47
3.1 Introduction.....................................................................................................................................................47
3.2 Linéarisation entrée/sortie...............................................................................................................................47
3.2.1 Principe ...................................................................................................................................................