Commande sans capteur des machines MSAP polyphasées dans la plage de zéro à faible vitesse

Le problème d’observabilité des machines MSAP dans la plage de zéro à faible vitesse est l’une des problématiques majeures qui freine l’évolution de la commande sans capteur. Ceci est dû principalement à la difficulté d’estimation des grandeurs physiques (f.é.m. et flux magnétique) de la machine, qui dépendent directement de la position et de la vitesse du rotor, aux basses vitesses. Pour pallier ce problème, on retrouve dans la littérature scientifique des méthodes qui font recours à l’injection de signaux à Haute Fréquence (HF) dans la machine pour exploiter ses caractéristiques en HF, afin de la rendre observable concernant la position lors de son fonctionnement aux faibles vitesses. Ce chapitre vise à développer des algorithmes de commande sans capteur pour résoudre le problème d’observabilité de machines MSAP à 7 phases à f.é.ms non-sinusoïdales dans la plage de zéro à faible vitesse. Pour ce faire, nous allons tout d’abord étudier le modèle de la machine en HF, afin de pouvoir élaborer la synthèse de l’observateur permettant l’estimation de la position et de la vitesse du rotor. Dans un second temps, et en tenant en compte les spécificités des machines MSAP polyphasées en termes de degrés de liberté supplémentaires, nous allons définir la stratégie d’injection la plus adaptée pour concevoir les algorithmes de commande sans capteur de la machine MSAP à 7 phases. On note que les algorithmes proposés seront mis en évidence expérimentalement lors du fonctionnement de la machine en mode normal et dégradé (perte d’une phase), pour vérifier leur efficacité et leur robustesse.

Les méthodes de commande sans capteur dans la plage de zéro à faible vitesse sont basées essentiellement sur les techniques d’injection d’un signal HF dans la machine [19]-[153]. Les grandeurs (position et vitesse du rotor), nécessaires pour assurer la commande sans capteur, sont estimées à partir des observateurs basés principalement sur le modèle de la machine en HF. Pour cela, il indispensable d’évoquer, pour la synthèse de ces observateurs, le modèle des machines MSAP en haute fréquence [56]-[85]. Dans ce cas, on note que le modèle de la machine MSAP à 7 phases à f.é.ms non-sinusoïdales en HF sera déduit principalement à partir de son modèle donné dans les repères tournants type ( d – q ) , et en tenant en compte de  haute fréquence permettant d’exprimer un modèle qui régit le comportement de la machine lorsqu’elle est soumise à des signaux HF. Ensuite, dans un second temps, et en tenant en compte de ces hypothèses simplificatrices, nous allons exprimer le modèle en HF de la machine MSAP à 7 phases à f.é.ms non-sinusoïdales. comportement physique de la machine lorsqu’elle est alimentée par des signaux à basse et haute fréquence. Toutefois, il est à noter qu’il peut être simplifié lors du fonctionnement de la machine en haute fréquence [97]-[116]. Pour mener cette étude, nous allons considérer seulement le modèle de la machine fictive MS, ceci est en raison de son potentiel d’utilisation dans le cadre d’une injection de tension HF superposée aux signaux d’alimentations (voir section III.2.2). En effet, à partir de (53) les équations de tensions de la machine fictive MS peuvent être exprimées par :

adaptée pour la commande sans capteur des MSAP polyphasées à zéro et faible vitesse. On rappelle également que ceci est en raison de sa facilité d’implémentation, et de son taux d’ondulations de couple très faible [33]-[62]. En effet, ceci veut dire que la synthèse des Les machines MSAP polyphasées présentent quelques spécificités par rapport aux machines MSAP triphasées classiques. Parmi ces spécificités on peut citer : la tolérance aux défaillances, la puissance réduite par phase, et le nombre de degré de liberté supplémentaires pour la conception et le système de contrôle [4]-[6]. En effet, étant donné que la machine MSAP à 7 phases à f.é.ms non-sinusoïdales que nous voulons contrôler sans recours au capteur de position mécanique est déjà conçue, la seule spécificité exploitable du point de vue commande sans capteur réside dans les degrés de liberté du système de contrôle. Pour cela, dans ce qui  Comme détaillé en section II, la machine MSAP à 7 phases est équivalente à trois machines fictives diphasées MP, MS et MT associées chacune respectivement aux harmoniques de rang 1, 9 et 3. Dans ce cas, le système de contrôle peut agir indépendamment sur les harmoniques de courant de rang 1, 9 et 3 pour générer des couples constants. Si on imaginait une machine triphasée avec le même spectre, les harmoniques de rang 3 et 9 se projetteraient dans la machine monophasée (voir tableau 5). Obtenir un couple constant en utilisant les harmoniques 3 et 9 serait plus contraignant qu’avec la machine 7 phases. En effet la machine homopolaire étant monophasée ne peut pas produire de couple constant. Pour obtenir un couple global constant cela imposerait d’imposer un couple de référence non constant dans la machine diphasée pour compenser les pulsations de celui de la machine monophasée. Cela explique l’intérêt pour simplifier la commande d’une machine triphasée du couplage étoile même si l’harmonique de rang 3 est d’amplitude importante. Il apparait que l’augmentation du nombre de phases libère des degrés de liberté qui permettent d’exploiter plus facilement les harmoniques de f.é.m.