Offre de thèse
Tolérance aux Défauts d'une Chaîne de Conversion Électromécanique Basée sur une Machine Synchrone Polyphasée
Date limite de candidature
15-06-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
LUBIN Thierry
Encadrement
La thèse se déroulera au laboratoire GREEN, site de la Faculté des Sciences et Technologies. Le (la) doctorant(e) sera suivi(e) par Thierry Lubin (machine et commande) et par Ehsan Jamshidpour (convertisseurs statiques, systèmes tolérants aux défauts). Des réunions régulières seront mises en place pour suivre le travail.
Type de contrat
école doctorale
équipe
2CE - Champ et Convertisseurs Electromagnétiquescontexte
L'utilisation de machines synchrones à aimants permanents polyphasées tolérantes aux défauts associées à des convertisseurs d'électronique de puissance spécifiques (multi-bras, structure en H, structure matricielle…) permet d'améliorer la fiabilité de fonctionnement des chaînes de conversion électromécanique. Les domaines d'applications concernent certains secteurs industriels où le besoin en continuité de service est capital. On pense en particulier aux applications militaires, à l'aérospatial, aux systèmes de propulsion navale ou aéronautique. Le contexte automobile offre également un domaine applicatif dans lequel les machines polyphasées à aimants permanents commencent à s'imposer. Pour les systèmes d'entraînements ou de production d'énergie de grandes puissances, cela permet également d'assurer une segmentation de la puissance et de réduire les contraintes sur les composants. La multiplication des phases augmente le nombre de degrés de liberté pour la définition des lois de commande et de reconfigurations suite à des défauts de fonctionnement (pertes d'une ou de plusieurs phases, perte d'un interrupteur de puissance, court-circuit, défauts de capteurs…). De nombreuses études sont menées actuellement dans les laboratoires de recherche sur ce sujet mais aucun consensus ne semble avoir été trouvé sur le nombre optimal de phases à considérer (compromis à faire entre la fiabilité fonctionnelle et la fiabilité structurelle) et la définition de lois de commande spécifiques. Le laboratoire GREEN travaille depuis de nombreuses années sur ce sujet qui reste d'actualité.spécialité
Génie Electriquelaboratoire
GREEN - Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy
Mots clés
Machines polyphasées, Tolérance aux défauts, Détéction des défauts, Reconfiguration
Détail de l'offre
Le laboratoire GREEN présente une expertise reconnue dans la conception de machines à aimants permanents tolérantes aux défauts et dispose de plusieurs prototypes de machines multiphasées ayant été réalisées lors de travaux de thèses précédentes. L'objectif ici est de proposer des stratégies de commande innovantes pour faire face à des défauts de fonctionnement des machines multiphasées. Le travail de thèse pourra se décomposer de la façon suivante :
- Étude bibliographique sur les chaînes de conversion électromécaniques polyphasées tolérantes aux défauts de fonctionnement (structure de machines, topologies des convertisseurs statiques…) et les lois de commande ayant été développées dans ce cadre. Cette étude permettra d'isoler quelques topologies particulières qui seront ensuite modélisées et analysées en détail.
- Des méthodes de détection de défauts devront être définies (défauts machine ou convertisseur)
- Des stratégies de reconfiguration innovantes devront être développées en réponse à un cahier des charges à respecter pour assurer un fonctionnement acceptable du système d'entraînement.
- Les stratégies de commande développées pendant la phase de simulation seront implémentées sur dSPACE en lien avec des machines polyphasées ou multi-étoiles triphasée disponibles au laboratoire pour valider les études théoriques.
Keywords
Polyphase machines, Fault-tolerant system, Fault-detection, Reconfiguration
Subject details
The GREEN laboratory has recognized expertise in the design of fault-tolerant permanent magnet machines and has several prototypes of multiphase machines that have been made during previous thesis work. The objective here is to propose innovative control strategies to deal with malfunctions of multiphase machines. The thesis work can be broken down as follows: - In-depth bibliographic study on fault-tolerant polyphase electromechanical conversion chains (machine structure, Power electronics converter topologies, etc.) and the control methods having been developed in this context. This study will make it possible to isolate some particular topologies which will then be modeled and analyzed in detail. - Fault detection methods will need to be defined (machine faults or converters) - Innovative reconfiguration strategies will have to be developed in response to specifications to be met to ensure acceptable operation of the drive system. - The control strategies developed during the simulation phase will be implemented on dSPACE in connection with three-phase, polyphase, or multi-star machines available in the laboratory to validate the theoretical studies.
Profil du candidat
Étudiant en Master 2 ou en école d'ingénieur à dominante Génie Électrique avec des compétences en électronique de puissance et en commande des machines électriques.
Candidate profile
Master 2 or Engineering School student with a major in Electrical Engineering with skills in power electronics and electrical machine control.
Référence biblio
[1] I. Assoun, “Commande sans capteur mécanique, tolérante aux défauts d'une MSAP pentaphasée pour applications spatiales” Thèse de doctorat, laboratoire GREEN, 2022.
[2] M. Azzi, “Entrainements électriques polyphasés à haute fréquence pour une meilleure disponibilité des chaines de traction” Thèse de doctorat, laboratoire GREEN, 2022-2025.
[3] G. Feng, Y. Lu, C. Lai, B. Ding, and N. C. Kar, “Fault tolerant maximum torque per ampere (FT-MTPA) control for dual three-phase interior PMSMs under open-phase fault,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 69, no. 12, pp. 12030–12041, 2022.
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[9] P. F. C. Gon¸calves, S. M. A. Cruz, and A. M. S. Mendes, “Online diagnostic method for the detection of high-resistance connections and open-phase faults in six-phase PMSM drives,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 58, no. 1, pp. 345–355, 2022.