Comparaison des trois topologies choisies en modes dégradés

La mise en série de deux machines implique que le courant nécessaire pour entraîner une machine traverse les deux machines, générant ainsi plus de pertes. Ceci peut être confirmé par comparaison des pertes sur les deux machines et des pertes par machine. En conclusion, les pertes sur les deux machines des topologies en série sont plus élevées, mais seulement parce que les deux machines dissipent de l’énergie en même temps. En comparant les pertes au niveau de l’onduleur, du transistor et de la machine, la différence entre les trois topologies est négligeable. Comme mentionné précédemment, les onduleurs doivent être dimensionnés pour un fonctionnement en mode dégradé, ce qui signifie que le système est surdimensionné pour un fonctionnement en mode normal. Dans l’application étudiée, il est souhaité que le système délivre en mode dégradé la même puissance qu’en mode normal. La réduction de puissance en mode dégradé pourrait compromettre la mission spatiale. Dans un premier temps, l’analyse est réalisée pour un cas où la commande fonctionne exactement de la même façon, soit en mode normal, soit en mode dégradé.  Une estimation des pertes Joule en mode dégradé est également réalisée en mode dégradé. Cependant, ce critère est moins contraignant pour le système que la puissance de dimensionnement de l’onduleur. Les pertes Joule peuvent nuire au système si elles n’arrivent pas à être évacuées au cours de la mission. Dans ce cas, même si le système n’est pas dimensionné pour une telle dissipation d’énergie, l’indisponibilité du système dépend de sa constante de temps thermique. Si celle-ci est assez longue, il est possible que le système puisse fonctionner jusqu’à la fin de la mission, puis perdu. Ceci est commun dans le domaine aérospatial dont plusieurs éléments ne fonctionnent que lors d’une mission. En prenant en compte la dissipation d’énergie du système en mode dégradé lors du dimensionnement du système, il est tolérant aux défaillances même si la panne survient au début de la mission.

L’ondulation du couple fournit un indice de la performance du système en mode dégradé. Cette ondulation est due au déséquilibre des courants de la machine. Cependant, il n’est pas évident de définir un seuil limite du couple pulsatoire, parce que l’impact sur le système dépend aussi de son inertie. L’analyse en mode dégradé est effectuée dans un premier temps en simulation et prend en compte les points de fonctionnement les plus critiques pour chaque topologie, ainsi que les modes de défaut considérés comme étant les plus courants et critiques pour le dimensionnement de l’onduleur.  Tous les essais en mode dégradé ont été réalisés à vitesse constante et les calculs du dimensionnement de l’onduleur, des pertes Joule et du couple pulsatoire ont été réalisés en régime permanent. Les possibles dépassements en régime transitoire sont donc négligés. Un entrainement électrique est candidat à différents types de défaillances au niveau de la machine, de l’onduleur et de la commande. Afin de pouvoir lister toutes les fautes possibles, il est nécessaire de répertorier dans un premier temps les éléments qui composent le système et leur fonctions (TABLEAU XI). Le taux de défaillance du composant comprend tous les défauts qu’un seul composant peut subir. Le facteur de contribution correspond à la contribution du taux de défaillance de chaque défaut au taux de défaillance du composant. Ce facteur de contribution est obtenu par les mêmes moyens que ceux listés pour le taux de défaillance du composant. Le taux de défaillance et le facteur de contribution dépendent tous les deux des plusieurs données spécifiques concernant le profil d’utilisation et sa fabrication. Le TABLEAU XII présente les principaux défauts pour chaque composant de l’entrainement du système TVC. Pour chaque défaut, des données comme le taux de défaillance, causes et conséquences sont présentées. Toutes les données sont inhérentes à un composant et ne prennent pas en compte leur nombre dans le système. Ainsi, afin d’avoir la participation finale de chaque défaut dans le système en entier, il faut dessiner l’arbre de défaillance de chaque topologie ; celles-ci sont présentés dans l’annexe 5.4. Le TABLEAU XII permet de définir les défaillances les plus importantes pour l’analyse réalisée dans cette étude. Les données numériques ont été obtenues sur [14], [37] et [57].