Soutenance de thèse : Xiaokang ZHANG

Multi-functional converter for three-phase motor drives: modeling, analysis and fault-tolerant control

Doctorant : Xiaokang ZHANG

Laboratoire INSA : Ampère

Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, Automatique

Cette thèse porte sur un système d'entraînement de machine synchrone à aimants permanents triphasée alimentée par un onduleur qui intègre un étage de conversion continu/continu, en utilisant le point neutre de la machine. Cette architecture, appelée système de convertisseur multifonctionnel (MFCS), peut être avantageusement utilisée dans des applications de traction automobile dans le cas où une élévation de tension est nécessaire. Premièrement, une analyse approfondie est présentée afin de comprendre et de modéliser le MFCS. Une méthode de modulation spécifique est, de plus, proposée utilisant la particularité que le courant homopolaire n'est pas nul. Deuxièmement, deux nouvelles variantes nommées MFCS-I et MFCS-II ont été conçues afin d'améliorer le MFCS de base. Pour la première, une inductance en série est ajoutée pour diminuer l’ondulation du courant. Pour la seconde, l'ajout d'un bras d’onduleur auxiliaire améliore le rapport d'élévation effectif de la tension. Pour contrôler ces variantes de MFCSs, une stratégie de commande universelle est développée dans laquelle une commande vectorielle peut être prise en compte pour la fonction moteur et un contrôleur basé sur la platitude différentielle est utilisé pour réguler la tension du bus continu. Troisièmement, compte tenu de la connexion intrinsèque du point neutre dans le MFCS-I, son potentiel de tolérance aux fautes contre un défaut de phase ouverte est exploré pour la première fois. Une étude théorique permet de formuler les conditions pour atteindre cette  propriété et une nouvelle trajectoire vectorielle de courant est proposée, générant un couple constant et une tension moyenne stable du bus continu après un défaut. Pour finir, les idées et les stratégies de contrôle présentées ci-dessus sont systématiquement validées expérimentalement sur des plateformes de prototypage rapide de lois de commande.