Soutenance de thèse de Saber LAAMIRI (équipe Commande)

Saber Laamiri, doctorant au sein de l’équipe Commande, soutiendra sa thèse intitulée « Commande des systèmes électriques : convertisseurs multi-niveaux et machines synchrones » / « Electrical systems control : Multi-level converters and Synchronous machines »

vendredi 27 septembre 2019 à 10h30, dans l’amphi du bâtiment S sur le site de Centrale Nantes.

Jury :
– Directeur thèse : GHANES Malek
– Rapporteurs : COIRAULT Patrick (LIAS-ENSIP), EL HAJJAJI Ahmed (U. Picardie, MIS)
– Autres membres : GODOY Emmanuel (Centrale Supelec, LS2S), BRATCU Antoneta (Grenoble INP, GIPSA-Lab), AGGOUNE Woihida (ENSEA), ZHENG Gang (CR Inria, CRISTAL)
– Invité : SANTOMENNA Gaëtan, gérant de GS maintenance

Résumé : Ce travail de thèse a pour objectifs l’observation et la commande des convertisseurs multi-niveaux et la commande des machines synchrones. Pour satisfaire le besoin des clients de l’entreprise GS Maintenance et pour des raisons de maintenance, une commande en courant de la machine synchrone est implémentée expérimentalement.
L’accent est mis sur le démarrage de ce type de machines car durant ces phases de fonctionnement, les forces électromotrices sont faibles pour assurer la commutation des thyristors de l’onduleur. Ensuite, l’entreprise a proposé à ses clients un convertisseur statique en moyenne tension afin de garder sa place dans la variation de vitesse. Dans ce cadre, une commande en tension moderne de la machine synchrone alimentée par un onduleur de tension est proposée et validée par des résultats de simulation. Compte tenu du fonctionnement en moyenne tension, les convertisseurs multi-niveaux ont été retenus par l’entreprise. Dans ce cadre, le convertisseur multicellulaire série est proposé dans ce travail et une commande directe basée sur la théorie des modes glissants et le principe de priorité est conçue pour assurer l’équilibrage des tensions flottantes du convertisseur. Cette commande a été généralisée pour un nombre quelconque de cellules du convertisseur et validée par des résultats de simulation pour un nombre de cellules égal à 7.
Pour réduire le coût et l’encombrement du convertisseur, un observateur adaptatif des tensions flottantes est proposé en prenant en compte les états de commutation du convertisseur. Cet observateur est ensuite associé à la commande directe en boucle fermée. Un banc d’essai du convertisseur à 3 cellules est réalisé au sein de l’entreprise et l’ensemble « observateur + commande » est testé expérimentalement sur ce banc.

Mots-clés : Machine synchrone, Commande en courant et en tension, Convertisseur de puissance, Commande directe, Observateur adaptatif, DSP et FPGA.

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Abstract: This PhD thesis aims to the observation and control of multilevel converters and the synchronous machines control. To satisfy the needs of GS Maintenance’s customers and for maintenance reasons, a control strategy for a current fed self controlled synchronous machine is validated by experiments tests. The proposed strategy focus on a very low speed because the machine counter electromotive force is insufficient for inverter thyristors switching. Recently, the company proposed for its customers a power converter with medium voltage to keep its place in the speed variation. So, a modern voltage control of the synchronous machine fed by a voltage inverter is proposed and validated by simulation results. Medium voltage operation encouraged the company to choose the multi-level converter. Then, the flying capacitor converter is proposed in this work and a direct control based on the sliding mode theory and the priority principle is designed to guarantee the voltage balance. This control strategy has been generalized for any number of cells of the converter and validated by simulation results for a 7 cells converter. To reduce the cost and complexity of the converter, an adaptive observer floating voltages is proposed by taking into account the switching states of the converter. This observer is then associated with the direct control in closed loop. A test bench of a 3 cells converter is set up in the company. Experimental tests of « observer based direct control » are then conducted on this test bench.

Keywords: Synchronous machine, Current and voltage control, Power converter, Direct control, Adaptive observer, DSP and FPGA