Stratégies avec Reconfiguration

Il est possible de distinguer les stratégies où toutes les machines non-principales sont contrôlées en « I=0 » (« 111 », « 11 » et « 1 ») des autres. Cette distinction est due au fait que les correcteurs sont fortement saturés car le système ne possède pas assez de degrés de liberté pour contrôler correctement tous les courants des machines fictives en mode dégradé. Cependant, il a été constaté qu’en pratique le système peut fonctionner, malgré la saturation des certains correcteurs. Finalement, plus faibles sont les courants des machines fictives non-principales, plus aisément le système peut fonctionner en mode dégradé avec les stratégies « 111 », « 11 » et « 1 ». C’est pour cela, que la topologie RIMM avec la stratégie « 1 » présente une performance très intéressante, alors que le contraire a été conclu pour les topologies Pont-H et HIMM avec les stratégies « 111 » et « 11 » respectivement. De plus ces trois stratégies ont en commun de réduire fortement les pertes Joule en mode dégradé certes au prix d’une forte ondulation de couple. Les résultats pour la topologie HIMM et RIMM (Figure 106 et Figure 119), sont que les composantes constantes des courants de phase sont éliminées par le contrôle et pendant une partie de la période électrique toutes les consignes de courant sont à peu près respectées. Par conséquent, pendant presque une demi-période électrique, les pertes Joule en mode dégradé sont similaires à celles en mode normal. De l’autre côté, la saturation des correcteurs résulte en importantes pulsations de couple (Figure 111 et Figure 122). Afin d’obtenir une meilleure performance en mode dégradé, des reconfigurations peuvent être implémentées. Une reconfiguration consiste à modifier le fonctionnement du système dès qu’une défaillance est détectée et localisée. Elle modifie ainsi la commande de façon à prendre en compte le défaut. Dans cette étude les reconfigurations sont séparées en deux groupes distincts : • Reconfigurations partielles • Reconfigurations complètes. Les reconfigurations partielles sont considérées comme les plus simples et prennent en compte seulement certains aspects du défaut. Les reconfigurations complètes modifient quant à elles la commande de manière beaucoup plus significative, le but étant d’éliminer au maximum toutes les conséquences du défaut. Par exemple, sur le système étudié ici, où les machines sont commandées en vitesse, le but de la reconfiguration est d’éliminer les ondulations de couple et de vitesse en mode dégradé. La procédure pour une telle reconfiguration est expliquée dans la section 3.2.3. Ainsi, une reconfiguration bien appliquée réduit ou élimine les conséquences non désirées du défaut. Cependant, l’implémentation de la reconfiguration peut également être source de risques. Si le dimensionnement de l’onduleur est fait en prenant en compte une reconfiguration du système lors du défaut, il faut que la reconfiguration soit implémentée rapidement et précisément. En réalité, la reconfiguration ne peut pas être appliquée au moment même où le défaut survient. Le calculateur doit d’abord percevoir la faute pour ensuite modifier correctement la commande. Ce temps de réaction doit donc être calculé et maitrisé, afin de s’assurer que les machines et les transistors ne sont pas endommagés à ce moment-là.

Reconfiguration

Partielle 1 – Réduction du courant sur la phase en défaut La reconfiguration partielle 1 est considérée comme la plus simple parmi les reconfigurations étudiées ici. Elle s’applique aux trois topologies. Chaque phase est alimentée par deux bras d’onduleur, constituant ainsi des ponts en H. Pour les topologies en série, le pont en H formé par deux bras d’onduleur, alimente deux phases, dont une de chaque machine. Lors d’un défaut de court-circuit, la phase la plus impactée est justement la phase en défaut en raison du bras qui ne commute plus, générant la composante / sur les courants de phase. Afin de réduire au maximum le courant de cette phase, la position ouverte est imposée à tous les transistors du pont en H de la phase défaillante (Figure 129). Par conséquent, cette stratégie agit sur le bras sain qui partage le pont en H avec le bras défaillant. L’état des deux transistors du bras défaillant est déjà imposé par le défaut. Ainsi, lors d’un défaut, le pont en H du bras défaillant a trois des quatre transistors ouvert.

Pont-H

Ci-dessous sont présentés les résultats obtenus en simulation pour la topologie Pont-H avec une stratégie de contrôle des machines fictives non principales « 000 » sur un défaut de court-circuit de transistor avec la reconfiguration partielle 1. Malgré une valeur crête de courant de phase plus faible que celle obtenue sans reconfiguration dans le chapitre 2, celle-ci est encore trop élevée pour être testée expérimentalement sur le banc d’essai mis en place au L2EP. Figure 132 : Courants de phase obtenus en SIMULATION pour la topologie Pont-H pour la reconfiguration partielle 1 sur la phase A. Figure 133 : Courants des machines fictives obtenus en SIMULATION pour la topologie Pont-H pour la reconfiguration partielle 1 sur la phase A. En analysant les courants de phase (Figure 132) et des machines fictives (Figure 133), il est possible de vérifier que dans une moitié de la période électrique le courant de la phase défaillante est nul et dans l’autre moitié le courant est beaucoup plus élevé. Comme présenté dans la section 3.2.1, la seule source de tension qui peut générer du courant sur la phase en défaut est la FEM de la phase défaillante. Cette FEM est évidement alternative, mais puisque 3 des 4 transistors qui alimentent la phase défaillante sont ouverts, leurs diodes en antiparallèle ne permettent la circulation d’un courant que dans un seul sens. Un avantage notable de cela est l’élimination des composantes / sur les courants de phases, une des principales causes des valeurs élevées au niveau du courant maximal et des pertes Joule. Par ailleurs, les correcteurs contrôlant les courants de la machine principale ne sont pas saturés et la consigne de courant est respectée, même en mode dégradé.