Modélisation et Optimisation d'un Générateur Synchrone à Double Excitation de Forte Puissance PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Modélisation et Optimisation d'un Générateur Synchrone à Double Excitation de Forte Puissance PDF full book. Access full book title Modélisation et Optimisation d'un Générateur Synchrone à Double Excitation de Forte Puissance by Aymen Ammar. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
Alliant flexibilité de contrôle et bon rendement, les Machines Synchrone à Double Excitation (MSDE) sont de plus en plus investiguées pour diverses applications de petites et moyennes puissances et rarement pour des applications de fortes puissances. Cette thèse a pour objectif l'étude d'un Générateur Synchrone à Double Excitation (GSDE) de forte puissance. Un modèle de comportement a été établi. Des méthodes analytiques et semi-analytiques ont été utilisées pour la modélisation multi-physique de la machine. Ce modèle a été validé, dans un premier temps, par comparaison aux résultats d'un modèle éléments finis.Comparé à un Générateur Synchrone à Pôles Saillants (GSPS), le GSDE offre des solutions plus intéressantes énergétiquement et économiquement, que ce soit en fonctionnement à vitesse constante ou à vitesse variable. Dans le cadre d'un fonctionnement en générateur éolien, l'augmentation du nombre d'encoche par pôle et par phase et l'augmentation de la fréquence d'alimentation contribuent à l'amélioration des performances de la GSDE. Cependant il faudrait tenir compte des impacts sur l'électronique de puissance et le multiplicateur mécanique. En plus, la distribution de Weibull et le bon choix de la plage utile de variation de la vitesse du vent, jouent un rôle important sur le dimensionnement optimal du générateur éolien.Un prototype de GSDE d'une puissance d'1MVA a été dimensionné, optimisé et fabriqué. Tout d'abord, le prototype a servi à la validation du modèle multi-physique. En plus la réalisation des essais sur deux étapes (avant et après le collage des aimants permanents) a montré l'apport énergétique du GSDE par rapport au GSPS.
Book Description
Alliant flexibilité de contrôle et bon rendement, les Machines Synchrone à Double Excitation (MSDE) sont de plus en plus investiguées pour diverses applications de petites et moyennes puissances et rarement pour des applications de fortes puissances. Cette thèse a pour objectif l'étude d'un Générateur Synchrone à Double Excitation (GSDE) de forte puissance. Un modèle de comportement a été établi. Des méthodes analytiques et semi-analytiques ont été utilisées pour la modélisation multi-physique de la machine. Ce modèle a été validé, dans un premier temps, par comparaison aux résultats d'un modèle éléments finis.Comparé à un Générateur Synchrone à Pôles Saillants (GSPS), le GSDE offre des solutions plus intéressantes énergétiquement et économiquement, que ce soit en fonctionnement à vitesse constante ou à vitesse variable. Dans le cadre d'un fonctionnement en générateur éolien, l'augmentation du nombre d'encoche par pôle et par phase et l'augmentation de la fréquence d'alimentation contribuent à l'amélioration des performances de la GSDE. Cependant il faudrait tenir compte des impacts sur l'électronique de puissance et le multiplicateur mécanique. En plus, la distribution de Weibull et le bon choix de la plage utile de variation de la vitesse du vent, jouent un rôle important sur le dimensionnement optimal du générateur éolien.Un prototype de GSDE d'une puissance d'1MVA a été dimensionné, optimisé et fabriqué. Tout d'abord, le prototype a servi à la validation du modèle multi-physique. En plus la réalisation des essais sur deux étapes (avant et après le collage des aimants permanents) a montré l'apport énergétique du GSDE par rapport au GSPS.
Book Description
Dans un contexte ou la question de la preservation de l'environnement est devenue un sujet societal majeur, la recherche de nouvelles technologies pour remplacer la voiture a essence constitue un veritable enjeu industriel. Les vehicules hybrides et electriques sont une alternative prometteuse aux vehicules conventionnels. Ce travail porte sur la conception et l'optimisation des machines electriques pour la motorisation de ces voitures. Au cours de ces travaux, nous avons developpe une nouvelle methodologie de dimensionnement et d'optimisation des machines synchrones a double excitation. L'interet de cette methode est son bon compromis entre la precision et le temps de calcul et sa capacite d'adaptation a plusieurs types de machines. Le second volet de ce livre est consacre a la proposition d'une nouvelle structure de machine synchrone a rotor bobine. Une technique originale de compensation de la reaction magnetique d'induit est mise en place, elle consiste en l'insertion d'aimants secondaires permettant de creer un flux dans l'axe q de la machine. Ce dernier a pour role d'affaiblir le flux de la reaction magnetique d'induit.
Author: Sami Hlioui Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 171
Book Description
Dans le cadre de la motorisation électrique des véhicules dits « propres » (tels que les véhicules hybrides) où le cahier des charges est difficile à satisfaire, une dizaine d’équipes dans le monde prospectent des topologies de machines synchrones qui permettraient de combiner la souplesse de fonctionnement de la machine synchrone à excitation bobinée aux avantages de la machine synchrone à aimants permanents. Parmi ces structures, nous trouvons la Machine Synchrone à Aimants Permanents à Concentration de Flux et à Double Excitation (MSAPConFDE) qui fait l’objet des travaux de recherche présentés dans cette thèse réalisée dans le cadre d’une coopération interuniversitaire entre le laboratoire SET de l’Université de Technologie de Belfort-Montbéliard et le laboratoire SATIE de l’Ecole Normale Supérieure de Cachan. On s’est intéressé, en premier lieu, à l’étude par la méthode des éléments finis de cette structure. Les modèles prennent en compte l’aspect tridimensionnel de la MSAPConFDE, l’anisotropie du feuilletage et la saturation magnétique. Ils ont permis d’approfondir la compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement d’une telle structure et d’analyser les différents trajets de flux. En second lieu, des modèles réluctants ont été établis. Les trajets de flux tridimensionnels, la saturation magnétique et les différents trajets de fuites ont été pris en compte. Finalement, ces modèles ont été exploités dans une démarche de pré-dimensionnement optimal basée sur l’algorithme génétique. Les résultats obtenus nous encouragent à enrichir l’outil de pré-dimensionnement par de nouveaux modèles de machines synchrones et par différents algorithmes d’optimisation.
Author: Yacine Amara Publisher: ISTE Group ISBN: 178405917X Category : Science Languages : fr Pages : 224
Book Description
La transition vers des usages propres et pérennes de l’énergie nécessite de développer des outils et des méthodes permettant d’étudier les objets électrotechniques afin d’assurer leur bon fonctionnement, et ce, le plus longtemps possible. Il faut pour cela disposer d’outils permettant d’appréhender leurs comportements, en tant que composant, mais aussi dans les systèmes où ils se trouvent, sur l’ensemble de leur cycle de vie. Machines synchrones à double excitation présente les outils nécessaires aux chercheurs, aux étudiants et aux ingénieurs en génie électrique pour analyser le fonctionnement des machines synchrones sur l’ensemble du plan d’opération. L’accent est mis sur les machines synchrones à double excitation (MSDE). La thématique des MSDE permet d’apporter des réponses à des problématiques fondamentales telles que le « défluxage » des machines à aimants permanents, l’optimisation énergétique, et enfin l’augmentation du coût des aimants permanents.
Book Description
POUR REPONDRE AUX EXIGENCES DE LA TRACTION ELECTRIQUE DE FAIBLE PUISSANCE, UNE APPROCHE SYSTEME DOIT ETRE MENEE, PRENANT EN COMPTE L'ENSEMBLE DES COMPOSANTS ET LEURS INTERACTIONS, AU SEIN DU GROUPE MOTOPROPULSEUR. L'UN DES OBJECTIFS MAJEURS POUR LE DIMENSIONNEMENT DE L'ENSEMBLE CONVERTISSEUR STATIQUE, MOTEUR ET COMMANDE EST LA MINIMISATION DES ONDULATIONS DE COUPLE. CE TRAVAIL S'ARTICULE AUTOUR DE DEUX AXES PRINCIPAUX QUI SONT LA MODELISATION ET L'OPTIMISATION DE LA PARTIE MACHINE DE LA CHAINE DE TRACTION EN TANT QUE PARTIE INTEGRANTE DU SYSTEME D'ENTRAINEMENT. L'ETUDE A PORTE SUR UNE MOTORISATION SYNCHRONE A ROTOR BOBINE ET POLES SAILLANTS. DES MODELES DE PARK DE LA MACHINE DEDIES A LA COMMANDE SONT DEFINIS POUR PRENDRE EN COMPTE LA SATURATION. CES DIFFERENTS MODELES SONT COMPARES EN PRENANT COMME GRANDEUR DE REFERENCE LE COUPLE OBTENU PAR ELEMENTS FINIS EN RESOLUTION NON LINEAIRE. LE MODELE AVEC PRISE EN COMPTE DU PHENOMENE DE SATURATION CROISEE DONNE LES MEILLEURS RESULTATS. CEPENDANT, DANS NOTRE CAS, LA SEULE PRISE EN COMPTE DU PHENOMENE DE SATURATION DANS L'AXE D ASSURE UN BON COMPROMIS COMPLEXITE-PRECISION. AFIN D'AMELIORER LE SYSTEME, UNE PROCEDURE D'OPTIMISATION AUTOMATIQUE POUR LA CONCEPTION DE LA MACHINE A ETE DEVELOPPEE, BASEE SUR LE COUPLAGE D'UN LOGICIEL D'ELEMENTS FINIS AVEC UN ALGORITHME D'OPTIMISATION DE TYPE GENETIQUE. CETTE TECHNIQUE A PROUVE SON EFFICACITE EN PERMETTANT DE DEFINIR UNE FORME GEOMETRIQUE DU POLE ROTORIQUE DIMINUANT DE MANIERE SIGNIFICATIVE LES ONDULATIONS DE COUPLE. L'INFLUENCE DE L'INCLINAISON D'ENCOCHES EST AUSSI MISE EN EVIDENCE PAR UNE APPROCHE SEMI-ANALYTIQUE DU CALCUL DE COUPLE, COMBINANT EXPRESSIONS ANALYTIQUES ET GRANDEURS DEFINIES PAR ELEMENTS FINIS. DANS CE CAS, UNE REDUCTION PRESQUE TOTALE DE L'ONDULATION EST OBTENUE. ASSOCIEES A CES TECHNIQUES, UNE ESTIMATION DES FORMES DE COURANTS SUSCEPTIBLES DE COMPENSER LE COUPLE EST REALISEE PAR LE BIAIS DE LA SIMULATION NUMERIQUE. CELLE-CI PERMET DE DEFINIR LES CONTRAINTES AU NIVEAU DE LA MACHINE ET DE LA COMMANDE.
Book Description
De par leur principe de fonctionnement, les machines a reluctance variable (mrv) a double denture, peuvent constituer des solutions interessantes pour les entrainements necessitant des fonctionnements a fort couple et faible vitesse. Dans le cas de la conversion de l'energie eolienne en energie electrique, elles peuvent apporter une amelioration en supprimant le multiplicateur de vitesse. Apres avoir effectue une classification succincte des mrv, nous avons adopte pour cette application, une structure synchrone a double denture excitee par des aimants permanents inseres au rotor. Par la suite, en se basant sur les principes de dimensionnement des machines synchrones, nous avons propose une demarche pour effectuer son predimensionnement. Afin d'evaluer ses performances, nous avons effectue la modelisation de la machine en utilisant la methode des elements finis (mef) et le modele du circuit electrique equivalent. En plus de la mef, une approche analytique basee sur le calcul de la permeance d'entrefer et du potentiel scalaire magnetique est proposee pour identifier les parametres du modele du circuit electrique equivalent (inductances et f.e.m.). Apres sa validation, ce modele a ete retenu, pour etudier les performances de l'ensemble generatrice-redresseur a mli dans les conditions reelles de fonctionnement (frequence du convertisseur elevee). Enfin, nous avons aborde l'optimisation des parametres geometriques et magnetiques de la structure pour maximiser sa puissance. Pour cela, nous avons adopte la methode des plans d'experiences conjuguee au calcul de champs. Cette demarche permet de prendre en consideration les conditions reelles de fonctionnement (saturation et fonctionnement dynamique des aimants) ainsi que les interactions entre les differents parametres. L'interet de cette methode a ete mis en evidence. L'etude des performances d'un prototype optimise a montre une amelioration pour tous les modes de fonctionnement.
Book Description
Ce travail porte sur la conception, le dimensionnement et l’optimisation d’un moteur-générateur pour coupleur électromagnétique destiné à une application automobile. Une étude bibliographique portant sur les coupleurs électromagnétiques, utilisés essentiellement dans les systèmes de traction, ainsi que des moteurs générateurs pouvant répondre au cahier des charges propre à l’application est présentée. Pour l’application visée par la société "Defontaine", nous avons proposé puis étudié deux solutions fonctionnant sur la base de deux principes différents. Le premier système adopte le principe de transmission de couple par friction et comporte un moteur-générateur de type synchrone à excitation homopolaire. La deuxième solution est basée sur un système de crabotage, le moteur-générateur dans ce cas est de type synchrone à aimants permanents. Les deux topologies, radiale et axiale du moteur-générateur sont étudiées. En vue du dimensionnement et de l’optimisation des trois machines retenues, des modèles électromagnétique et thermique sont présentés. Ces modèles analytiques sont ensuite couplés à un algorithme d’optimisation stochastique par essaimage particulaire. Pour le cas particulier de la machine radiale à aimants permanents, nous avons proposé une méthode d’optimisation originale basée sur le calcul analytique des grandeurs optimales recherchées. Cette méthode est exploitée ensuite pour l’étude du cas des machines rapides. Un banc d’essais a été conçu spécialement pour valider les modèles développés et les deux principes des coupleurs électromagnétiques proposés
Book Description
Ce travail traite de la modélisation et de la commande des machines synchrones à réluctance variable. Ce type de machine électrique, dépourvue d'aimant permanent, présente globalement des performances situées entre celles des machines synchrones à aimants permanents et celles des machines asynchrones. Dans cette thèse, nous nous intéressons premièrement à la modélisation dynamique de la machine synchrone à réluctance variable. En partant d'un modèle simple, nous le complexifions graduellement jusqu'à la prise en compte de l'aimantation rémanente. Les différents modèles présentés sont appuyés par de nombreuses mesures expérimentales permettant de juger leur pertinence. Ainsi, les contraintes expérimentales sont régulièrement rappelées et prises en compte. En particulier, la calibration du capteur de position fait l'objet d'un chapitre complet. Des techniques d'estimation en ligne sont développées afin d'identifier les paramètres du modèle liés à l'aimantation rémanente. Ces méthodes sont ensuite utilisées pour faciliter l'utilisation de la machine synchrone à réluctance variable dans une application de génération d'électricité hors réseau. Cette application fait l'objet du dernier chapitre de ce document. Après analyse du système, deux phases sont distinguées. La première mène à la proposition d'une procédure d'auto-excitation contrôlée de la génératrice synchrone à réluctance variable. Dans une seconde phase, nous proposons une première loi de commande permettant de réguler la tension produite par la génératrice synchrone à réluctance variable.
Book Description
De nos jours, la prediction des performances des machines electriques est tres importante. Dans un premier temps, les concepteurs, dans un soucis d'etre competitif, ne realisent pas de prototype, mais commence leur etude par une modelisation numerique. Ils ont le choix entre une multitude de methodes, mais la plus efficace est la methode des elements finis. Cette derniere est consideree comme la reference pour la precision des resultats en depit d'un temps de calcul prohibitif. Celui-ci devient un handicap lorsque la machine modelisee est de grande taille ou lors d'une simulation en regime dynamique. Dans le but d'assurer un bon compromis entre le temps de calcul et la precision des resultats, nous proposons une methode fondee sur la modelisation par reseaux de permeances couples aux circuits electriques, reposant sur une decomposition du circuit magnetique en un nombre restreint d'elements. Dans le cadre de notre etude, chacun de ces elements peut prendre en compte, soit la saturation des materiaux magnetiques, soit le mouvement du rotor vis a vis du stator ou la modelisation des aimants permanents. Afin de rendre cette methode applicable a un grand nombre de machines, lors de leur utilisation en regime dynamique et pour differents cas de charge, nous avons elabore un couplage magnetique-electrique fort. Les mises en equations des differentes parties et de leur couplage sont realisees par l'intermediaire d'un logiciel de simulation (sirepce) que nous avons developpe. La validation de ce dernier a ete realisee lors de la modelisation d'un alternateur tetrapolaire et d'un alternateur a griffes. De meme, cette methode a ete appliquee plus en details et avec succes, a deux machines synchrones a aimants permanents de forte puissance, nous permettant de concilier a la fois des resultats proches de l'experience et un temps de calcul raisonnable. Enfin une derniere voie d'investigation a ete ouverte pour la prise en compte des courant de foucault dans les aimants.
Author: Aymen Ammar
Author: Aymen Ammar
Author: Daanoune Abdeljalil
Author: Sami Hlioui
Author: Yacine Amara
Author: Olivier Gizolme
Author: Ilhem Haouara
Author: Rachid Missoum
Author: Laurent Schuller
Author: Hervé Roisse
Author: Achille Brice Noubissi