Commande en mode dégradé

Ce chapitre analyse différentes stratégies de commande pouvant améliorer la performance du système en mode dégradé. Dans le chapitre 2, la cause de la forte augmentation du dimensionnement de l’onduleur a été détectée : la composante constante, de valeur très élevée, du courant homopolaire apparaissant lors du défaut de court-circuit. Dans ce chapitre, les stratégies proposées agissent spécifiquement sur cette cause et permettent une réduction significative du dimensionnement. Pour les « stratégies sans reconfiguration », on agit sur les machines fictives dites « creuses », c’est à dire qui ne peuvent pas générer de couple du fait de l’absence de forces électromotrices, et sur les machines homopolaires. Ces stratégies ont comme but d’améliorer le fonctionnement en mode dégradé par rapport à la commande exposée au chapitre 2. Ces nouvelles stratégies s’appliquent aussi en mode normal et peuvent aussi apporter des améliorations au fonctionnement, même avant l’apparition du défaut. Les « stratégies avec reconfiguration » ne sont implémentées que lorsque le système est en défaut. La reconfiguration se caractérise par des modifications au niveau de la commande en mode dégradé. Pour cela, ces stratégies nécessitent que le défaut soit détecté et localisé et que le système réagisse assez rapidement. Ces deux stratégies sont expliquées plus en détail dans ce chapitre, dans les sections 3.1 et 3.2. Des résultats expérimentaux et de simulation sont utilisés pour une analyse comparative multicritère entre les différentes topologies et stratégies de commande.

Stratégie sans reconfiguration – Contrôle des machines fictives non- principales

Le chapitre précédent a présenté les résultats pour les topologies en cas de défaut. Le surdimensionnement dû au fonctionnement en mode dégradé est assez important pour toutes les topologies. La raison principale pour cette augmentation importante est la présence de courants homopolaires qui ne sont pas contrôlés et dont la valeur est très élevée. Les courants homopolaires sont ceux qui alimentent les machines fictives de même nom. Ces machines fictives ne peuvent pas générer de couple constant parce qu’elles n’ont qu’une seule phase. Cependant, il est possible de générer avec ces machines un couple de moyenne non-nulle et de compenser la pulsation de couple avec les machines fictives diphasées. Dans ce cas, les consignes de la machine principale, même dans le repère tournant, ne sont plus constantes, complexifiant donc la commande. Pour ces raisons, les systèmes électriques ont généralement intérêt à réduire au maximum les courants homopolaires. Dans le chapitre antérieur, la stratégie utilisée pour les trois topologies étudiées a été celle consistant à contrôler le courant des machines principales, selon le couple de référence, et imposer une tension moyenne nulle (« V=0 ») aux autres machines fictives. L’avantage de cette stratégie réside dans la réduction de la tension de référence au niveau de l’onduleur et dans le fait de disposer de plus de degrés de liberté pour le fonctionnement en mode dégradé.

Cependant lorsqu’un défaut survient, un couplage électrique entre les machines apparaît. A cause de cela, l’absence de contrôle de courant des machines fictives non-principales peut engendrer des courants d’amplitude très élevée en mode dégradé, comme cela avait été mentionné lors du chapitre précédent, dans l’explication concernant les courants homopolaires. D’un autre côté, la nouvelle stratégie à « courant nul » (« I=0 ») annule les courants dans certaines machines fictives, dans le but de réduire les courants de phase en mode dégradé. Par conséquent, la référence de tension de ces mêmes machines fictives n’est plus nulle, principalement après l’apparition d’une défaillance. Dans ces conditions, la tension de référence de chaque phase peut être encore plus élevée et dans certains cas peut atteindre la valeur maximale définie par la source de tension continue. Dans ce cas, l’onduleur et les correcteurs sont saturés, générant des fortes pulsations de couple et de courant.